Additive Fertigung : Gühring bearbeitet Metalle mit Kunststoff-Endenbearbeitungswerkzeugen

In der CNC-Bearbeitung werden für diverse Metallteile individuelle Werkzeuge benötigt. Bereits die Herstellung eines solchen Sonderwerkzeuges hat Vorlaufzeiten von mindestens sechs Wochen. Die fertigen Werkzeuge dürfen zudem keine Unwucht oder sonstige, den Bearbeitungsablauf störenden Merkmale aufweisen, die die Arbeitssicherheit gefährden.

Gühring wollte ihre GE100 Finisher-Serie mit additiv gefertigten Werkzeugen ergänzen. Der aus Metall 3D-gedruckte Träger soll das zu bearbeitende Metallstück mit mehreren Konturen in einem Zug zerspanen. Vom Start des Drucks bis hin zum fertigen Bauteil konnte so die Fertigung mit dem System des Markforged Metal X auf drei Tage verkürzt werden. Der Schaft und der Plattensitz können wie gewohnt durch Nachbearbeitung geschlichtet werden, um die geforderte Präzision einzuhalten. Neben der deutlich kürzeren Fertigungszeit kommt noch ein weiterer Vorteil hinzu: Das Werkzeug ist durch die Wabenstruktur (Infill) im Innern wesentlich leichter als das zerspante Werkzeug.

Für diesen Versuch druckte Gühring mit der Hilfe von Markforged und Mark3D ein Endenbearbeitungswerkzeug mit dem Markforged X7 aus dem Basismaterial Onyx (PA6 mit Carbon- Kurzfaseranteil) und verstärkte das Bauteil zusätzlich mit der Carbon-Endlosfaser für maximale Stabilität.

„Wir haben viel Zeit in die Entwicklung und Konstruktion der Werkzeuge gesteckt und waren sehr gespannt auf die Ergebnisse. Als wir auf die Maschine gegangen sind, die Werkzeuge getestet und die ersten Späne gesehen haben waren wir absolut begeistert. Die Werkzeuge liefen sehr homogen. Ich bin mir sicher, dass es noch einiges an Potential gibt und wir mit diesen Werkzeugen gerade noch am Anfang stehen", sagt Dario Popovic, Strategic Application Engineer Central Europe bei Markforged.

Dieses Werkzeug war innerhalb weniger Stunden gedruckt und direkt einsatzbereit. Gühring testete das Kunststoff-Endenbearbeitungswerkzeug zuerst an einem Aluminiumrohr und das Kunststoffwerkzeug hielt den Anforderungen stand. Im Anschluss daran wurde das Werkzeug für den gleichen Zweck an einem Edelstahlrohr getestet. Edelstahl benötigt beim Bearbeiten deutlich mehr Kraftaufwand als Aluminium, aber dennoch hielt das Kunststoffwerkzeug auch hier stand.

„Die Additive Fertigung ist auch in unserer Branche angekommen und wir entwickeln selbstverständlich in diese Richtung. Diese Technologie kann für uns eine enorme Zeit und Kostenreduzierung bedeuten. Da wo wir bei der konventionellen Fertigung an die Grenze kommen bietet uns die additive Fertigung bei der Gestaltung neuer Werkzeuge ganz andere Möglichkeiten. Sicher ist das (noch) nichts für die Serie aber mal sehen was die Zukunft bringt“, so Anja Krehn, Werkleitung Markt Erlbach bei Gühring.

Alles in allem haben diese Versuche gezeigt, dass die additive Fertigung bereits heute hochfeste Bauteile fertigen kann und eine Fertigungstechnologie ist, die die konventionelle Fertigung ergänzen kann.