Flexibel hergestellt, härter gegen Verschleiß

Wer aufmerksam die Social-Media-Kanäle beobachtet, kann beim Werkzeugbau ein faszinierendes Kopf-an-Kopf-Rennen bemerken. Die additiven Verfahren glänzen mit immer neuen Strukturen und integrierten Funktionen und Formen. Doch direkt dahinter drehen, fräsen und wirbeln die Schneidplatten der Mehrachsmaschinen mindestens ebenso komplexe und beeindruckende Geometrien aus den Halbzeugen, die man der spanenden Fertigung fast nicht zugetraut hätte. Dort, wo die rotierenden Werkzeuge nicht hinkommen, arbeiten sich pfiffig ausgetüftelte Elektroden im Erodierverfahren durch praktisch alle metallischen Legierungen. Die Präzision der aktuellen Werkzeugtechnik hat Thomas Seul, Professor an der Hochschule Schmalkalden, im VDWF-Dialog kürzlich liebevoll „skalierte Uhrwerke“ genannt. Der erfolgreiche Werkzeugbau nutzt natürlich aus allen Welten das Beste. Beim Spritzgießen sowie in der Profil- oder Folienextrusion werden schon längst alle Register gezogen, um Wärmeströme zu lenken, Luftströme abzuleiten, Schmelzeströme zu verteilen oder gezielt Abrasionserscheinungen vorzubeugen. Poröse, druckstabile Strukturen aus der additiven Fertigung für funktionalisierte Teilbereiche im Werkzeug lassen Raum für viele Ideen.

Im Vorhaben „ExtruderVerschleiß“ (IGF-Projekt 22162 N) wird am SKZ derzeit eine thermo-chemische Randschichtbehandlung mittels Gasphasen-Borieren erprobt, wodurch mittels Diffusion von Bor in der Randzone eines Werkzeugs harte und korrosionsbeständige Boridausscheidungen gebildet werden. Außerdem sollen mehrlagige borhaltige Hartstoffbeschichtungen über plasmaaktivierte, chemische Gasphasenabschneidungen appliziert werden – beide Verfahren sind höchst experimentell. Durch die plasmachemische Umsetzung der verwendeten Gasgemische werden dünne Schichten mit Nanokompositstruktur erzeugt, in denen das vorhandene Titandiborid durch seine hohe chemische Beständigkeit dem adhäsiven und korrosiven Angriff entgegenwirken soll. Das Thema „Leichtbau“ und die damit einhergehende Energieeffizienz gilt natürlich nicht nur für die optimierten Bauteile aus dem Spritzgießwerkzeug, sondern auch für das Werkzeug selbst. Als eines der am höchsten belasteten Maschinenteile wird der Werkzeugblock an vielen Stellen heute massiver ausgelegt als nötig. Hier schlummert ein enormes Potenzial in Heizung, Kühlung und Antriebsleistung für die Beschleunigung der großen Massen. Standardmäßig werden am SKZ auch die Greifersysteme mittels additiver Fertigung hergestellt. Hierzu werden die Handlingsysteme mit einer universellen Schwalbenschwanz-Aufnahme ausgelegt und daran können beliebige, auf die Werkzeuge angepasste Greifer befestigt werden. Der Vorteil liegt nicht nur in der schnellen und komplexen Herstellung, sondern auch im Aufbau – viele Greifer kommen völlig ohne metallische Komponenten aus. Im Havariefall klemmt das Werkzeug den Greifer ein, ohne dass ein Schaden an der Form entsteht.

Quelle: SKZ