Temperierte Werkzeugeinsätze

Mit dem Laser gesintert

Temperierte Einsätze für Serienwerkzeuge, hergestellt per Direkt-Metall-Laser-Sintern, soll Formenbauern das konturnahe Temperieren der Kavitäten beim Spritzgießen erleichtern.

Anordnung der Kühlkanäle in einem Werkzeugeinsatz.

Konturnah temperierte Werkzeugeinsätze bieten einige Vorteile. Und das aus diversen Gründen: Der kontrollierte Temperaturverlauf unterstützt den Aufbau einer prozessstabilen und reproduzierbaren Fertigung, zudem wird die Abbildungsgenauigkeit komplizierter Geometrien oder Nanooberflächen verbessert. Nicht zuletzt verkürzt das schnelle Abkühlen der Formteile auch die Zykluszeiten. Das Oberpfälzer Unternehmen FIT hat ein aus dem Spritzgießen von Prototypen bekanntes Verfahren zur Herstellung von Werkzeugeinsätzen weiterentwickelt: Es stellt temperierte Einsätze für Serienwerkzeuge im Direkt-Metall-Laser-Sintern her, was die Designfreiheit im Formenbau nach eigenen Angaben drastisch erweitert.

Im Rahmen dieser Methode wird Werkzeugstahlpulver schichtweise aufgetragen und von einem Laser in der gewünschten Geometrie aufgeschmolzen. Entgegen einer vielfach geäußerten Vermutung sollen diese Werkzeugeinsätze ein dichtes Gefüge aufweisen, so dass beispielsweise die Temperierkanäle auch unter Druck dicht sind. Zu den entscheidenden Vorteilen des Verfahrens gehört neben dem großen Gestaltungsspielraum auch die Möglichkeit, innerhalb des Werkzeugs verschiedene Temperierkreisläufe mit strömungsoptimierten Kanälen zu integrieren. Bearbeiten lassen sich die so hergestellten Werkzeugeinsätze mit den bekannten Verfahren. Die Größe dieser Werkzeugeinsätze ist vom Bauraum der Sinteranlagen begrenzt. Aktuell kann FIT Einsätze bis 250 × 250 × 180 Millimeter anbieten. Als Werkzeugstahl kommt ein martensitischer 1.2709 Stahl zu Einsatz, der bis auf 52 HRC gehärtet werden kann. Das Material zeichnet sich durch gute Zähigkeit bei hoher Festigkeit aus und eignet sich problemlos für Großserienwerkzeuge. Für ganz spezielle Fälle lassen sich 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 den gezielten Kühlmittelfluss bis an die Kavitätenoberfläche gestattet.

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