Metall-3D-Druck : Additive Fertigung im Werkzeugbau: Wie ein Kupferkern für effiziente Kühlung sorgt
Hinter der Produktion von Gartengeräten steckt oft Hightech und Präzision, das weiß kaum einer besser als die Ulmer Gartengeräteschmiede Gardena. Ein wichtiges Detail für ihre Gartenscheren ist die sichere Kühlung der engen Querschnitte im Inneren. Eine Lösung dafür fand sich im Einsatz von Kupfer, das die Wärme zügig zum nächsten Kühlkanal leitet. Die Schlüsselrolle dabei spielt die Metall-Pulver-Auftrag-Technologie (MPA) von Hermle Maschinenbau. Diese Technologie wurde erstmals 2018 von S&S Werkzeugbau in Schlitz angewandt, als Gardena nach einer neuen, optimierten Spritzgießform suchte.
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Optimierter Wärmeabfluss für Präzision im Spritzgussprozess
S&S Werkzeugbau, gegründet 1985 von Heinz Starch und Walter Susemichel, hat sich einen Namen gemacht mit der Herstellung von Spritzgießwerkzeugen für komplexe Kunststoffteile. Traditionelle Ansätze zur Kühlung von engen Formkernen setzen auf dünne Kühlkanäle, die jedoch anfällig für Verstopfung sind. "Um dies zu verhindern, ist eine regelmäßige Werkzeugreinigungen erforderlich“, kommentiert Starch. Hier kommt die MPA-Technologie ins Spiel: Sie integriert Kupfer in den Formkern, das die Wärme effizient ableitet. Die Kupfersegmente enden dort, wo genügend Raum für die Kühlkanäle bleibt, sodass das Kühlwasser ungehindert fließen kann.
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Materialauftrag mit Überschall
Wie kommt das Kupfer nun in den Kern? HMG hat dafür auf Basis des Fünf-Achs- Fräszentrums C 42 U die MPA 42 entwickelt, die nicht nur Material ab-, sondern auch auftragen kann. Wärme, Stickstoff, überhitzter Wasserdampf und eine Lavaldüse sind entscheidend dafür, dass das Metallpulver auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird und sich beim Auftreffen mit dem eingespannten Rohling verbindet. Die fünf Achsen des Bearbeitungszentrums richten den Pulverstrahl nahezu beliebig zum Bauteil aus und lassen so Kühlkanäle oder Kupfer-Inlays selbst auf gekrümmten Oberflächen entstehen. S&S erhält schließlich einen matten Kern. „Die finale äußere Kontur fertigen wir dann hier“, berichtet Starch. Wichtig dafür sind die korrekten Daten. „Unsere Konstrukteure kennen ganz genau die Lage der Kupferfüllung. So erhalten wir filigrane Kerne mit optimaler Wärmeableitung.“
Harald Starch betont die Vorteile dieser Technologie. Der Formkern besteht, abgesehen vom Kupferanteil, aus dem gleichen Material wie die restliche Form – Werkzeugstahl. „Wir haben damit eine Komponente mit denselben Eigenschaften und derselben Lebensdauer wie die Formkavität. Das funktioniert bei anderen additiven Verfahren nicht“, betont der Maschinenbau-Ingenieur. Die MPA-Technologie bietet somit die ideale Kombination aus Präzision und Effizienz.
MPA als Schlüsseltechnologie
Die MPA-Technologie von Hermle hat sich als wegweisend für die optimierte Kühlung von engen Formkernen erwiesen. Sie ermöglicht die Herstellung komplexer Formen mit effizientem Wärmeabfluss. Kunden, die höchste Präzision und verbesserte Kühlleistung benötigen, finden in dieser Technologie eine qualitative Lösung. Harald Starch und sein Team sind überzeugt von den positiven Ergebnissen, die durch die Kombination aus MPA-Technologie und traditioneller Temperiertechnik erzielt werden können.
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