Laserstrahlschmelztechnologie

Formenbau für die Kunststofftechnik

Gestalterische Freiheit dank Laserstrahlschmelztechnologie
Unbearbeitetes Spritzgießwerkzeug in Hybridbauweise – gefräster Grundkörper und generativ gefertigter Aufbau mit integrierter Flächenkühlung. (Quelle: IAT)
Ein Forschungsschwerpunkt des Fraunhofer Instituts IWU sind generative Fertigungsverfahren wie die Laserstrahlschmelztechnologie. Dabei werden Bauteile direkt auf Basis von 3D-CAD- Daten aus pulverförmigen Serienwerkstoffen produziert.




In dem Verfahren werden zum Beispiel aus Edel- oder Warmarbeitsstahl, Aluminium, Titan, Kobalt-Chrom- oder Nickel-Basis-Legierungen Endprodukte schichtweise aufgebaut. Das Material wird von einem Laser lokal vollständig aufgeschmolzen und erhält nach Erstarrung ein 99,5 bis 100 Prozent dichtes Gefüge. Aufgrund des schichtweisen Aufbaus der Bauteile bietet dieses Verfahren den Wissenschaftlern nahezu unbegrenzte gestalterische sowie konstruktive Freiheit und ermöglicht dadurch die Fertigung beliebig komplexer Geometrien und innerer Strukturen. Das Senken von Entwicklungskosten und Fertigungszeit ist für den Formen- und Werkzeugbau ebenso essenziell wie das Schaffen besonderer Qualitätsmerkmale und Eigenschaften. Die Laserstrahlschmelztechnologie kann auf innovative Weise im Werkzeugbau zur Herstellung von komplexen Werkzeugkavitäten eingesetzt werden.

Formenbau für die Kunststofftechnik

Durch die Fertigung von Werkzeugaktivkomponenten, die in eine Stammform eingebaut werden, ergibt sich eine Vielzahl an Bauteilvariationen – bei geringstmöglichen Fertigungskosten. Generativ gefertigte Werkzeugeinsätze ermöglichen die Integration von Funktionalitäten in Kunststoffspritzgießformen. Beispiel ist die konturnahe und -konforme Temperierung beziehungsweise Kühlung, um Zykluszeiten zu senken und die Bauteilqualitäten zu verbessern. Die Standfestigkeit laserstrahlgeschmolzener Werkzeugeinsätze konnte bereits anhand eines hoch beanspruchten Gesenkschmiedewerkzeugs nachgewiesen werden. Laserstrahlschmelzen eignet sich ebenso zur Fertigung von Designkomponenten wie zur Herstellung hochkomplexer, filigraner Systeme, die die Grenzen konventioneller Fertigungstechnologien sprengen. Die Faszination für die natürlichen Konstruktionsformen von Organismen und ein Faible für innovative Technologien standen Pate für ein bionisches Stuhldesign. Dem Designer Jörg Höltje dienten die biologischen Wirkprinzipien Wachstum, Leichtigkeit und Stabilität als Leitmotive für seine Formenfindung. Die geometrische Freiheit der Laserstrahlschmelztechnologie und die schnelle, werkzeuglose Herstellung anspruchsvoller Komponenten ermöglichten die prototypische Fertigung der Knotenelemente des Designerstuhls innerhalb weniger Stunden.

Anzeige

Komponenten jenseits fertigungstechnischer Grenzen

Die einzigartige Bauweise mit einer inneren Fachwerkstruktur birgt ein hohes Leichtbaupotenzial gegenüber konventioneller Hohlbauweise.

Ein funktional sehr anspruchsvolles Bauteil mit einer komplexen, inneren Struktur ist der Miniatur-Wärmetauscher. Dank der Laserstrahlschmelztechnologie mit ihrer Formenfreiheit kann die Geometrie derartiger Bauteile optimal und individuell an kleinste noch verbleibende Bauräume angepasst werden, um auf engem Raum ein Höchstmaß an Wärmeaustausch, beispielsweise zur Kühlung von dichtgepackten Systemen, zu realisieren. Das kommt der Bauteilqualität zu Gute.

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Generative Verfahren

Frei gestalten mit 3D-Druck

Während der Euromold wird das Additive Manufacturing Design and Engineering Symposium als Teil des CAE Forums stattfinden. Die Vortragsreihe, soll einen grundlegenden Paradigmenwechsels in der Produktentwicklung in den Mittelpunkt stellen.

mehr...
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige