Fraunhofer-Gesellschaft

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Direkte generative Fertigung von Schmiedegesenken eröffnet neue Möglichkeiten

 
: Müller, B.; Neugebauer, Reimund

:
Preprint urn:nbn:de:0011-n-1331746 (1.2 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: fbeccfe962806301c12df305f7e825db
Created on: 3.5.2011


Messe Erfurt:
Fachmesse und Anwendertagung für Rapid-Technologie 2010. CD-ROM : 18.-19. Mai 2010, Erfurt; Rapid.Tech 2010
Erfurt, 2010
5 pp.
Fachmesse und Anwendertagung für Rapid-Technologie (Rapid.Tech) <2010, Erfurt>
Fachkongress CAD/CAM und Rapid Prototyping in der Zahntechnik <2, 2010, Erfurt>
Fachkongress Medizintechnik <1, 2010, Erfurt>
Konstrukteurstag <2010, Erfurt>
Mitteldeutscher Kunststofftag <2, 2010, Erfurt>
German
Conference Paper, Electronic Publication
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Werkzeugbauanwendungen entstanden schon bald nach Aufkommen der ersten schichtbasierten Technologien, wie Stereolithographie oder Laminated Object Manufacturing (LOM), unter dem Oberbegriff "Rapid Tooling". Da zu diesem Zeitpunkt keine metallischen oder anderen dauerhaften Materialien direkt in einem generativen Verfahren verarbeitet werden konnten, führte die Nachfrage nach Prototypen aus Metall bzw. direkt dem Serienwerkstoff dazu, nichtmetallische generativ gefertigter Objekte als Werkzeuge (Formen und Modelle, z. B. Sand- und Feingussmodelle, Prototypen- und Vorserienformen für verschiedene Abformverfahren), um auf diesem indirekten Weg zu Teilen aus Metall bzw. dem jeweiligen Serienwerkstoff zu gelangen. Direktes Rapid Tooling war auf sehr geringe Fertigungsmengen beschränkt, für größere Mengen waren nur indirekte Prozesse wie Keltool anwendbar. Erste Forschungen wurden damals bereits für umformtechnische Anwendungen generativ gefertigter Werkzeuge durchgeführt. Mit der weiteren Entwicklung des Selective-Laser-Sintering-Verfahrens (SLS) hin zum Direkten Metall-Laser-Sintern (DMLS) wurde die direkte generative Herstellung metallischer Werkzeuge möglich. Einschränkungen dieser Technologie fanden sich im erforderlichen zweiten Verfahrensschritt des Fertig-Sintern mit erheblichen Schrumpfungsraten oder alternativ in der Infiltration mit einer niedrig schmelzenden Bronze-Legierung. Dieser infiltrierte Werkstoff überstand teilweise die Fertigung kompletter Vor- oder Kleinserien bis zu ein paar Tausend Abformungen in der Kunststoffverarbeitung, wie Spritzguss. Die Werkstoffeigenschaften waren jedoch noch weit von denen der Standard-Werkzeug-Materialien wie Warmarbeitsstahl entfernt. Dies hat sich geändert mit der Entstehung der Laserstrahlschmelztechnologien. Standard-Formenbau-Werkstoffe wie 1.2709 oder 1.2344 sind jetzt generativ verarbeitbar, wobei diese vollständig zu einem nahezu 100% dichten Gefüge aufgeschmolzen werden. Jetzt ist es möglich geworden, mittels Laserstrahlschmelzen vollwertige Serienwerkzeuge für die Serienproduktion herzustellen - ohne Standzeiteinschränkungen gegenüber konventionellen Werkzeugbautechnologien wie Fräsen oder Erodieren. In letzter Zeit ist eine wachsende Akzeptanz laserstrahlgeschmolzener Formeinsätze bei Serien-Spritzgießwerkzeugen zu verzeichnen, wobei besonders von den vorteilhaften Möglichkeiten des "Conformal Cooling" zur konturnahen und konformen Platzierung von Kühlkanälen nahezu beliebiger Komplexität Gebrauch gemacht wird. Damit werden die Spritzteile im Spritzgießzyklus schneller und gleichmäßiger gekühlt, wodurch sich die Zykluszeiten reduzieren und die Qualität der Bauteile in schwindungsempfindlichen Bereichen verbessert wird. Erste erfolgreiche Anwendungen sind auch in Aluminium-Druckguss bekannt. Dennoch erfordert die heute im Laserstrahlschmelzen erreichbare Maßgenauigkeit und Oberflächengüte immer noch eine mechanische Nachbearbeitung der Kavität. Umformprozesse wurden nur in geringem Maße auf die Einsatzmöglichkeit generativ gefertigter Werkzeuge untersucht. Die erfolgreiche Anwendung im Spritzgießen und Leichtmetall-Druckgießen legt jedoch eine tiefere Betrachtung anderer Anwendungsbereiche generativ gefertigter Werkzeuge nahe.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-133174.html