Lasercusing

Miele setzt auf konturnahe Kühlung

Werkzeugsatz mit generativen Einsätzen für neue Gerätegeneration
Parallelkühlung im Werkzeug, hier der Blendenring einer Waschmaschinentür.
Für das Jahr 2012 hat Miele eine neue Gerätegeneration angekündigt. In einem Teil der dafür gefertigten Spritzgießwerkzeuge wird intensiv mit der konturnahen Kühlung gearbeitet, basierend auf generativ gefertigte Werkzeugeinsätze.

Intensiv nutzt der Formenbauer Hofmann die Möglichkeit, Kühlkanäle mit 2 bis 3 Millimeter Abstand zu den Formmassen-berührten Flächen anzulegen. Entsprechende Einsätze werden in das konventionelle Werkzeug dort integriert, wo Materialanhäufungen in der Geometrie die Zykluszeit steigern. Gekühlt wird mit einem speziellen Medium im geschlossenen Kreislauf bei etwa 15 °C. Handelt es sich um Hochglanzoberflächen aus ABS, werden auf der Oberseite der Teile weitere Elemente eingesetzt, die auf die Kontur mit rund 50 °C wirken. Diese „thermische Differenzierung“ kann dem Teil dort, und nur dort die Wärme entziehen, wo es gewünscht ist.

Parallelkühlung möglich

Abhängig von der Geometrie können Einsätze mit Parallel- oder Oberflächenkühlung eingesetzt werden. In der ersten Variante wird mehr Kühlmittel an die Kavität oder die Formteiloberfläche gebracht, als bei einer einfachen konturnahen Kühlung mit einem langen Kühlkanal. Hier nimmt die Kühlleistung kontinuierlich mit der Strecke ab. Bei der Parallelkühlung wird jede Kühlschleife mit frischem Kühlmedium versorgt, was eine gezielte Kühlung zur Folge hat. Ergebnis ist eine dynamische und gleichmäßige Kühlung. Der gewünschte Effekt wird dadurch gesteigert – im Sinne der Teilequalität und der Zykluszeitreduktion.

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Vor der Auslieferung wird die Funktionssicherheit der Werkzeuge mit drei Methoden geprüft: Eine Strömungssimulation für komplexe Geometrien, eine Testsimulation, die am fertigen Werkzeug den Mediendurchfluss misst und eine Funktionskontrolle mit Wärmebildern ergänzen sich. Die Thermokamera gibt Aufschluss, wie die Temperatur sich bei Durchfluss des kühlenden oder wärmenden Mediums verändert.

Nach rund zehn Jahren Erfahrung mit dieser Technik konstatiert man bei Miele, dass sich das Material der Einsätze trotz der hohen Werkzeugbelastungen nicht schneller abnutzt. Dies sei aber nicht der Fall. Auch das Zusetzen der oft geringen Kanalquerschnitte sei nicht erkennbar. Ein spezielles, vor Korrosion schützendes Kühlmedium zirkuliere im geschlossenen System, so dass auch nach vielen Jahren die Kühlleistung erhalten bleibe. Als Beispiel wird auf einen Langläufer, den seit Herbst 2004 produzierten, stark verrippten Staubsaugeroberteiledeckel der S5-Serie hingewiesen. Davon werden laut Unternehmen täglich auf drei Werkzeugen mit Lasercusing-Einsätzen durchschnittlich 4000 Teile produziert, rund 880.000 pro Jahr, also insgesamt etwa 2 Millionen Stück bis heute. Nur mit der üblichen Wartung und Prävention sei die Funktion der konturnahen Kühlung immer noch voll gewährleistet.

Daneben ergeben sich Vorteile durch Verzugsfreiheit, weniger Einfallstellen und damit auch tendenziell weniger Ausschuss. Dieser liege bei nur noch 3 bis 4 Prozent, was für ABS-Hochglanzteile ein ordentlicher Wert sei. Bleibt noch die Produktivität als Motiv: Hier schätzt der Anwender den Effekt der Zykluszeitreduktion auf 10 bis 30 Prozent je nach Geometrie und Komplexität der flächigen 3D-Teile.

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