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Werkzeug für CF-Composite. 3D-Druck zur Fertigung von Laminierformen

Werkzeug für CF-Composite. 3D-Druck zur Fertigung von Laminierformen

Rein technologisch beeindruckt 3D-Druck auf jeden Fall. Stück für Stück – oder auch: Schicht für Schicht – erobert und etabliert die Technologie ihren Platz in vielen Branchen. In der direkten Fertigung von Bauteilen ebenso wie im Werkzeugbau. Ein Airbus A 350 hebt heutzutage auch dank der circa 1.000 Teile ab, die im 3D-Druck beziehungsweise im Rahmen eines Additive-Manufacturing-Prozesses entstanden sind. Aber beeindruckt 3D-Druck auch durch Kostenvorteile beziehungsweise in puncto CO2-Fußabdruck? Schafft er es, Mehrwert gegenüber etablierten Produktionsmethoden wie dem Gießen, Spritzgießen oder dem Fräsen zu erzeugen? Alles eine Frage der detaillierten Prozessbetrachtung.

Ob sich 3D-Druck im Werkzeugbau sinnvoll – das heißt kostengünstig und technologisch ziel- beziehungsweise weiterführend – einsetzen lässt, wird bestimmt durch eine Reihe von Faktoren, die weit mehr als drei Dimensionen umfassen.

Um diese zu bestimmen, ist es zunächst erforderlich, den „Spieß” umzudrehen, den bestehenden Fertigungsprozess zu durchleuchten und sich eine Vielzahl von Fragen zu stellen. Denn das ist es, worum es schlussendlich geht: Das Infragestellen von althergebrachten Technologien beziehungsweise Verfahren.

Vor den dreidimensionalen Druck von Werkzeugen setzt der Spezialcompoundeur LEHVOSS mehrdimensionale Fragen.

  • Wie wird das Teil heute gefertigt?
  • Wie kann man es besser machen?
  • Gibt es klare Argumente dafür?
  • Gibt es klare Argumente dagegen?
  • Wo entsteht Mehrwert bisher?
  • Was könnte ein gedrucktes Werkzeug besser als das bisherige?
  • Wie hoch ist der Fertigungsaufwand/sind die Fertigungskosten für so ein Werkzeug?
  • Welche Werkstoffe werden bisher eingesetzt?
  • Welche Eigenschaften haben die Werkstoffe?
  • Bin ich in der Lage, mit einer additiven Lösung, die existierenden Eigenschaftsbilder zu ergänzen oder sogar bestimmte Werkzeugelemente oder gesamte Werkzeuge zu ersetzen?
  • Bin ich schneller mit einem gedruckten Werkzeug?
  • Kann ich Kleinserien oder Prototypen schneller produzieren als mit den klassischen Technologien?
  • Schaffe ich additiv vielleicht noch einen ergänzenden Mehrwert; in dem Falle, dass die klassischen Technologien vielleicht „over engineered” sind? 

Solch ein Fragenkatalog dient der Wertanalyse und schafft das nötige „Wertegerüst”, das deutlich macht, ob ein gedrucktes Werkzeug in Summe besser wäre als das bisherige.

Nur wer den Gesamtprozess versteht, weiß auch, welche Werkstoffe dafür passend sind.

Der 3D-Druck kann seine Vorteile entlang der Wertschöpfungskette auf unterschiedlichste Weise ausspielen:

  • Lieferprobleme lassen sich umgehen.
  • Die Formenvielfalt kann ausgebaut werden.
  • Die technische Leistungsfähigkeit kann erhöht werden.
  • Hohe Einzelkosten können reduziert werden.
  • Bauteile/Werkzeuge können schneller gefertigt werden.

Um diese Potentiale nutzbar zu machen zu können, bietet die LEHVOSS Group ihren Kunden:

Nachhaltige Lösungen durch einen geschlossenen Kreislauf.

Für den Bereich Werkzeugbau mit zum Beispiel duroplastischen Blockschäumen oder Duroplastblöcken bedeutet das:

  • minimale Materialvorhaltung (Granulat oder Filament)
  • minimaler Fräs- und Schleifaufwand
  • geringste Schmutzfreisetzung bei der Endbearbeitung
  • kein Blockverschnitt der ungenutzt bleibt
  • volle Recyclingfähigkeit

Stattdessen gewährleistet der 3D-Druck das bedarfsgerechte und konturnahe Drucken der Laminierform und die Rückführung des Kunststoff-Werkzeuges in den Werkstoffkreislauf der LEHVOSS Group (wo er vermahlen, eingeschmolzen und neu compoundiert beziehungsweise wiederaufbereitet werden kann).

Dazu kommt: Statt für die Entsorgung von Sonderabfällen (wie im Falle der duroplastischen Schäume) zu bezahlen, kann man den Kunststoff der Werkzeugform nach Gebrauch praktisch „in Zahlung” geben. Das freut nicht nur das Budget, sondern wird auch den zukünftig immer strenger auszulegenden gesetzlichen Recyclinganforderungen gerecht. So nimmt man eine zukunftsweisende Vorreiterrolle ein, statt sich mit der Entsorgung von Sonderabfällen zu beschäftigen.

Spezifisch entwickelte 3D-Druck-Werkstoffe für das Drucken von hochfesten Bauteilen im unbeheizten Druckerbauraum.

Damit ist es möglich:

  • Bauteile in großer räumlicher Ausdehnung zu drucken (große Werkzeuge beziehungsweise Laminierformen)
  • höchste Festigkeitswerte zu realisieren,
  • Zeit und Energie einzusparen (durch entfallende Aufheiz- und Abkühlzeiten) und
  • die Anlagenbeschickung/-bedienung zu vereinfachen (durch den Wegfall heißer Räume). 

So ermöglicht die LEHVOSS Group die Erschließung neuer Freiheitsgrade und die Herstellung ressourcenoptimierter Bauteile mit einem reduzierten CO2-Fußabdruck. 

Die Vorteile im Überblick:

  • Es existieren Alternativen zu bisherigen Materialien.
  • Abhängigkeiten werden reduziert.
  • Aufgrund des konturnahen Drucks fällt weniger Spanvolumen an.
  • Mit der Produktion einer Werkzeugform kann umgehend begonnen werden. 

Fazit: Technologisch hochwertige Prozesse eröffnen nachhaltige Zukunftsperspektiven mit Mehrwert. 

Der 3D-Druck wird sicherlich nicht alle konventionellen Fertigungstechniken für Laminierwerkzeuge ersetzen. Jedoch wird er zusehends ergänzend eingesetzt werden und seine Einsatzgebiete mit Sicherheit immer weiter ausdehnen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, offen zu bleiben/zu sein für Veränderungen und Neuerungen. Mit einem Technologiepartner an der Seite, der im Bereich 3D-Druck mitdenken, mitgehen, mitmachen und vor allem aktiv mitentwickeln kann.

Die LEHVOSS Group bietet ihren Kunden dafür das notwendige Prozess-Know-how und die dazu passenden Hochleistungswerkstoffe. Zur Sicherung des technologischen Vorsprungs. Zur Sicherung von Arbeitsplätzen. Zur Reduzierung von umwelt- sowie budget-belastenden Logistik- und Produktionsprozessen.