FIT: Temperierte Werkzeugeinsätze mit dem Laser gesintert

Das konturnahe Temperieren der Kavitäten in Spritzgießwerkzeugen ist seit jeher eine Herausforderung für die Werkzeugbauer. Je komplexer das Formteil oder je filigraner die Formteiloberfläche, desto anspruchsvoller ist die Aufgabe. Die FIT-Fruth Innovative Technologien GmbH (www.pro-fit.de) hat ein aus dem Spritzgießen von Prototypen bekanntes Verfahren zur Herstellung von Werkzeugeinsätzen weiterentwickelt: Das Unternehmen stellt temperierte Einsätze für Serienwerkzeuge mittels Direkt-Metall-Laser-Sintern her, was die Designfreiheit im Werkzeugbau drastisch erweitert.

FIT präsentiert sich in diesem Jahr erstmals auf der Fakuma 2008. Das auf Schichtbautechnologien spezialisierte Unternehmen stellt branchenübergreifend Prototypen und Funktionsmuster aus Kunststoffen und Metallen her. Im Mittelpunkt des Messeauftritts stehen konturnah temperierte Werkzeugeinsätze für Serienwerkzeuge, das Spritzgießen von Prototypenteilen aus Serienwerkstoffen sowie die Herstellung der dafür erforderlichen Werkzeuge.

Konturnah temperierte Werkzeugeinsätze seien in der Kunststoffverarbeitung nach Anbieterangaben aus verschiedenen Gründen vorzuziehen: Der kontrollierte Temperaturverlauf unterstütze den Aufbau einer prozessstabilen und reproduzierbaren Fertigung. Bei komplizierten Geometrien oder etwa Nano-Oberflächen werde zudem die Abbildungsgenauigkeit verbessert. Und nicht zuletzt beschleunige das schnelle Abkühlen der Formteile auch die Zykluszeiten.

Für die Herstellung der Serieneinsätze wie auch der Prototypenwerkzeuge setzen die Oberpfälzer das Direkt-Metall-Laser-Sintern (DMLS) ein. Dabei wird Werkzeugstahlpulver schichtweise aufgetragen und von einem Laser in der gewünschten Geometrie aufgeschmolzen. Entgegen einer vielfach geäußerten Vermutung, besitzen diese Werkzeugeinsätze ein dichtes Gefüge, weshalb beispielsweise die Temperierkanäle auch unter Druck vollkommen dicht sind. Zu den entscheidenden Vorteilen des Verfahrens gehöre neben dem großen Gestaltungsspielraum auch die Möglichkeit, innerhalb des Werkzeugs verschiedene Temperierkreisläufe mit strömungsoptimierten Kanälen zu integrieren. Bearbeiten lassen sich die so hergestellten Werkzeugeinsätze ganz normal mit den bekannten Verfahren. Die Größe dieser Werkzeugeinsätze wird vom Bauraum der Lasersinteranlagen begrenzt. Aktuell kann FIT Einsätze bis maximal 250x250x180 mm (BxTxH) anbieten.

Als Werkzeugstahl kommt ein martensitischer 1.2709 Stahl zum Einsatz, der bis auf 52 HRC gehärtet werden kann. Das Material zeichnet sich durch seine gute Zähigkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit aus und eignet sich problemlos für Großserienwerkzeuge.

Für ganz spezielle Fälle kann FIT die Temperierkanäle auch als Gitterstruktur ausführen. Diese so genannten Selective-Space-Structures (3S) übernehmen innerhalb der Kanäle die Leitfunktion der Temperiermedien, seien es Gase oder Flüssigkeiten, was etwa den gezielten Kühlmittelfluss bis an die Kavitätenoberfläche gestattet.

Über FIT-Fruth Innovative Technologien
Die FIT-Fruth Innovative Technologien GmbH ist auf die Herstellung von Prototypen, Kleinserien und Sonderbauteilen einschließlich individueller Implantate aus Kunststoffen und Metallen spezialisiert. Zur Herstellung der Teile bedient sich das Unternehmen verschiedener Verfahren der Rapid Technologien, je nach Verwendungszweck, Material und Komplexität der Teile. Das bei FIT zur Verfügung stehende Verfahrens-Portfolio reflektiert zugleich die Vielfalt der Rapid Technologien: Metall- oder Kunststoff-Lasersintern, Elektronenstrahlschmelzen, Stereolithographie, Vakuumgießen oder Spritzgießen. Auch das so genannte "Fabbing", das dreidimensionale "Drucken" wird als Fertigungstechnologie eingesetzt. Das Oberpfälzer Unternehmen beschäftigt aktuell 60 Mitarbeiter, darunter zehn hoch qualifizierte Experten in der Entwicklung und Programmierung. FIT arbeitet branchenübergreifend; die Kunden kommen aus allen Bereichen, etwa der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie, der Medizintechnik, der Haus- und Elektrogerätebranche oder aus dem Maschinen- und Sondermaschinenbau.

Bild: CAD-Entwurf für die Anordnung der Kühlkanäle in einem Werkzeugeinsatz

FAKUMA 2008, Friedrichshafen, 14.-18. Oktober 2008, Halle A7, Stand 7236

FIT-Fruth Innovative Technologien GmbH, Parsberg

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