Werkzeugbauer und Teileproduzenten sind auf innovative Technologien und Verfahren angewiesen, die ihnen Zeit und Kosten einsparen. Waren es in den vergangenen Jahren osteuropäische Produzenten, die Werkzeuge und Spritzteile preisgünstiger als in den sogenannten Hochlohnländern fertigen konnten, drängen mehr und mehr auch Anbieter aus Fernost auf den Markt. Deshalb sind die ortsansässigen Kunststoffverarbeiter bestrebt wirtschaftliche Verfahren zu nutzen, um diesem Kosten- und Wettbewerbsdruck begegnen zu können. Werkzeuge sollen dabei nicht nur präzise über längere Zeiträume funktionieren, sie müssen aufgrund kürzerer Produktlebenszyklen schnell und flexibel entwickelt werden.
Vor dieser Herausforderung stand der Verarbeiter FWB Kunststofftechnik, Pirmasens, der Formkerne für ein 16-fach-Produktionswerkzeug zur Serienfertigung von Spritzgießteilen aus Kunststoff benötigte. Dazu kooperierte das Unternehmen mit dem Produzenten von additiv gefertigten Metallkomponenten LBC Laserbearbeitungscenter, Kornwestheim.
Additiv versus Hybrid
Um die Formeinsätze schnell zu fertigen integrierte LBC hierzu ein neues Laser-Sinter System des Typs Eosint M 280 in seine Herstellung. Dadurch lassen sich lasergesinterte Teile sowohl schneller als auch preiswerter anbieten, weil sich die Laserleistung von 200 auf 400 Watt verdoppelte. Werkzeugstahl 1.2709 lässt sich jetzt in verschiedenen Schichtstärken noch homogener verschweißen. Diese Produktivitätssteigerung bietet für den Werkzeug- und Formenbau der LBC-Kunden interessante, neue Perspektiven, von denen auch FWB als Hersteller von Werkzeugen und Kunststoffteilen Gebrauch machte.
Zum Zeitpunkt des ersten Angebots wurde durch LBC eine kostenoptimierte Hybridlösung vorgeschlagen. Das maximal mögliche Volumen des Formeinsatzes sollte als Hybridrohling bei FWB gefertigt werden. Der Aufbau der Kavität wurde zunächst auf die Kapazität der Laser-Sinter-Anlage von LBC berechnet. Nach Integration und Qualifizierung der Anlage wurde das Projekt neu kalkuliert und zwei der insgesamt 16 herzustellenden Werkzeugkerne für das Produktionswerkzeug auf der neuen Maschine gebaut.
Laser-Sintern im Vorteil
Die im Laser-Sinter Verfahren hergestellten Einsätze sind gegenüber konventionellen Formeinsätzen im Vorteil. Mit keinem anderen Verfahren lassen sich die Kühlkanäle in den Werkzeugeinsätzen so frei und nah an die Teilekontur heranführen. Ralph Mayer, Geschäftsführender Gesellschafter LBC, erläutert: „Auch im vorliegenden Fall ist die Zykluszeit und die Teilequalität besser als bei Werkzeugen mit konventioneller Temperierung.“ Durch die geringe Nacharbeitung mussten die Einsätze für FWB lediglich noch in einem Durchlauf durch Schlichten endbearbeitet werden, um den Qualitätsanforderungen vollständig zu entsprechen.
Dies veranlasste die Entscheider bei FWB eine Überprüfung der Gesamtkosten durchzuführen. Daraus ergaben sich folgende Vorteile: Insgesamt wurde die komplette additive Herstellung der Werkzeugeinsätze für den Verarbeiter um 25 Prozent wirtschaftlicher als die ursprüngliche Hybridlösung. Zusätzlich konnten durch den Einsatz des neuen Laser-Sinter-Systems vier Wochen Fertigungszeit eingespart werden. Außerdem wies die Teilestruktur eindeutige Festigkeitsvorteile gegenüber den Hybridkomponenten, die aus zwei Teilen bestanden hätten, auf. Ferner musste keine dauerhafte Verbindung zwischen vorgefertigtem Metall und nachträglich aufgebrachtem lasergesintertem Bereich hergestellt werden.
Das Produktionswerkzeug wurde daraufhin auf der Eosint M 280 gefertigt. Der Einsatz des leistungsstärkeren Systems zeigt, dass sich die Produktion mit der neuen Anlagengeneration für FWB als Kunden wie für LBC als Produzent gleich in mehrfacher Hinsicht bezahlt gemacht hat.
„Die komplette Fertigung auch größerer Bauteile im Laser-Sinter Verfahren bringt Zeit- und Kostenvorteile in der kontur-
nahen Werkzeugtemperierung.“
Ralph Mayer, Geschäftsführender Gesellschafter LBC Laserbearbeitungscenter
„Die neue Produktionsalternative brachte uns ein optimales Ergebnis mit weniger Zeit- und Herstellungsaufwand.“
Michael Gerich, Abteilungsleiter Werkzeugmanagement bei FWB Kunststofftechnik
