Wenn`s schnell gehen muss und wenig kosten darf

Teure Präzisionslegierungen, hoher Bearbeitungsaufwand, zusätzliche Veredelungen ¿ Großserien-Werkzeuge aus Stahl haben ihren Preis! Um ihre Investition abzusichern, schicken die Spritzgießer daher zunächst die ein oder andere Kleinserie in den Markt. Deren Produktion darf wenig kosten und muss schnell gehen. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, nutzen die Werkzeugbauer moderne Formgebungsverfahren wie das Selektive Lasersintern von Stahl auf der Vanguard HS SLS Anlage von 3D Systems.

Wie das in der Praxis aussieht, zeigt ein Projektbeispiel aus dem Hause Hekatron, Sulzburg. Der Hersteller von Sicherheitssystemen entwickelte einen Sockel für einen neuen Rauchmelder und benötigte zwecks Erstbemusterung einige Tausend Stück davon. Das Kniffelige daran war das Kunststoffgehäuse (Durchmesser 90 Millimeter) und sein kompliziertes Innenleben: Ein geometrisch anspruchsvolles Bauteil, das es unter großem Zeitdruck zu realisieren galt. Dieser Aufgabe nahm sich der mittelständische Werkzeugbauer und Rapid Tooling-Spezialist 4D Concepts an. Der Dienstleister setzt für solche Fälle eine Vanguard HS SLS Anlage mit dem LaserForm Stahl Werkstoff ein. Da sein Leistungsspektrum die gesamte Prozesskette von der Konstruktion über Rapid Prototyping und Modellbau bis hin zur Serienproduktion abdeckt, kann er auch gleich die Spritzgussteile fertigen.
Schon drei Wochen nach Eingang der CAD-Daten von Hekatron konnte 4D Concepts die ersten Spritzguss-Bauteile liefern. In Solidworks leitete der Dienstleister aus den Originaldaten zunächst die Werkzeugkonstruktion ab und ließ auf seiner Lasersinteranlage von 3D Systems die beiden Werkzeughälften (120 x 120 x 120 mm) erstellen. Der Bauprozess dauerte weniger als 24 Stunden.
Im Gegensatz zur artverwandten Stereolithografie ist das Selektive Laser-sintern ein Pulver basierendes Verfahren. Die Vanguard HS baut die Geometrien Schicht für Schicht aus einem Stahlpulver (LaserForm ST -200) mittels CO2 Laser auf. Anschließend werden die gesinterten Einsätze mit Bronze infiltriert, um ein dichtes Werkzeug zu erhalten. Rainer Neumann, Geschäftsführer von 4D Concepts, beschreibt das Ergebnis: ¿Inzwischen liegen wir weit über der geforderten Stückzahl von 5.000. Und wir erwarten, dass das gesinterte Spritzguss-Werkzeug gut und gerne das Dreifache schafft.\" Im Vergleich mit einem konventionell gefertigten Werkzeug aus massivem Stahl lagen die Kosten dabei um 40 Prozent niedriger. Die Vorteile des Verfahrens kommen bei Geometrien mit einem hohen Erodieraufwand voll zum Tragen.
Für Werkzeugbauer ist das Selektive Lasersintern von Stahl (und anderen Metallen) ein attraktives Tooling-Verfahren. Hoch automatisiert, arbeiten die Anlagen sehr zügig und brauchen kaum Aufsicht. Sie haben einen Bauraum von 381 x 330 x 457 mm (B x T x H), in dem sich sowohl Werkzeuge oder Formeinsätze wie auch Prototypen oder funktionsfähige Kleinserien fertigen lassen. Hersteller 3D Systems bietet verschiedene Spezifikationen seiner Vanguard SLS-Anlagen an. So lassen sich beispielsweise nicht nur metallische Werkstoffe verarbeiten, sondern auch Thermoplaste oder Verbundmaterialien. Werkzeugbauern bietet sich damit eine technologische Ergänzung zu traditionellen Bearbeitungsmethoden.
Im Falle des Rauchmelder-Sockels war die Vanguard HS SLS-Anlage jedenfalls die richtige Lösung. Die flexible Ausrichtung der Anlage erlaubt es, sie optimal auszulasten.

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www.4dconcept.de