Generativ gefertigte Werkzeuge mit gezielt porösen Strukturen zur Werkzeugentlüftung an in einem Fertigungsschritt

Generative Fertigung mittels Laser-Strahlschmelzen ermöglicht die Herstellung innovativer Werkzeugeinsätze für das Kunststoffspritzgießen mit konturnaher Werkzeugtemperierung, die sehr gezielt steuerbar, je nach Bedarf, beheizt und/oder gekühlt werden kann. Der Einsatz dieser innovativen Fertigungstechnologie erlaubt darüber hinaus zusätzlich eine gezielte Beeinflussung der Werkstoffdichte, um eine optimale Entlüftung und somit eine schnellere und vor allem vollständige Formfüllung zu ermöglichen. Im Forschungsvorhaben wurde mit Hilfe von numerischer Simulation eine innovative großflächig vernetzte Werkzeugtemperierung entwickelt und schrittweise optimiert. Die entwickelte Werkzeugtemperierung erlaubte eine deutliche Reduzierung der Kühlzeit und dadurch eine Reduzierung der Gesamtzykluszeit. Weiterhin wurde die Formfüllung genau betrachtet und die optimale Position der Werkzeugentlüftung bestimmt. Die Grenzen aktueller Werkzeugbaulösungen wurden dabei gezielt außer Acht gelassen. Zur Erzeugung lokal definierter Porositäten wurden eigens für das Laser-Strahlschmelzen Prozessparameter und eine entsprechende Belichtungsstrategie entwickelt. Durch die Verknüpfung verschiedener Prozessparameter innerhalb eines Bauprozesses entstand so in vorher exakt definierten Bereichen die Werkzeugentlüftung in einem Schritt mit der Werkzeugfertigung. Eine Entlüftung soll auf diese Weise zukünftig auch an konventionell nicht zu entlüftenden Werkzeugbereichen möglich sein. Im Versuch konnte durch die porösen, generativ gefertigten Strukturen der spezifische Spritzdruck und die Spritzzeit reduziert werden.