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Die derzeitige Marktentwicklung hin zu individualisierten Produkte führt dazu, dass auch im Werkzeug- und Formenbau mit reduzierten Stückzahlen kalkuliert werden muss. Die Wirtschaftlichkeit des Spritz- oder Druckgießens ist damit eingeschränkt durch hohe Werkzeugkosten, die nur auf eine geringe Anzahl von Bauteilen umgelegt werden können. Lösungsmöglichkeiten durch Modularisierung bzw. Standardisierung von Werkzeugsegmenten bieten nur eine eingeschränkte Wiederverwendbarkeit von Werkzeugen.
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Deshalb werden am iwb formflexible Werkzeuge für den Spritzguss entwickelt, die dem Anspruch genügen, verschiedene Geometrien mit dem gleichen Werkzeug abzuformen. Unterstützt wird dieses Projekt durch die "Bayerische Forschungsstiftung" und 3 Industriepartner im Rahmen des Forschungsverbunds "flexible Werkzeugsysteme" (ForWerkzeug). Ziel ist es, die Werkzeugkosten durch die Wiederverwendbarkeit zu reduzieren und den Änderungsaufwand pro Werkzeug bei Geometrievarianten zu reduzieren.
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Einen viel versprechenden Ansatz eines solchen formflexiblen Werkzeugs stellt das Prinzip des Nadelkissens dar. Dieses Kissen besteht aus einer Vielzahl von quadratischen Nadeln, die gegeneinander verschiebbar gelagert sind. Ausgehend von einer 3D-CAD-Geometrie wird eine STL-Datei erstellt, aus der mit einer speziell programmierten Software die Positionen der einzelnen Nadeln generiert werden. Mit Hilfe dieser Daten werden die Nadeln nacheinander von einem Positionierkopf in die erforderliche Lage verschoben und anschließend mit einer pneumatischen Spanneinrichtung gegen Verschieben gesichert.
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| Bild 1: Prinzip des formflexiblen Werkzeugs |
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Ein erstes Konzept dieses Werkzeugs ist in der Abbildung zu sehen. Bei diesem Ansatz wird gezielt eine Nadel aus dem Spannpaket gelöst, damit das Einstellen auf die zuvor berechnete Position dieser Nadel durchgeführt werden kann. Die Auflösung bzw. die Genauigkeit des Werkzeugs hängt bei diesem Konzept direkt von der Nadelgeometrie ab. Derzeit werden quadratische Vierkantdrähte mit einer Kantenlänge von 0,4 mm verwendet. Eine Verfeinerung der Nadelauflösung wird im Laufe des Projekts angestrebt. Mit dem entwickelten Werkzeug können in Zukunft Bauteile mit einer Größe von 100 x 100 x 50 mm3 hergestellt werden. Bei Geometrien mit Hinterschneidungen ist geplant, dass gefräste Einlegeteile mit den Nadeln verspannt werden. Diese Einlegeteile sind schnell und einfach herstellbar und können nach jedem Spritzvorgang manuell entnommen werden.
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laufend
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12/2004-12/2007
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24.10.2006
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apppex Product Development Prototypes Parts GmbH, München
KL Technik GmbH, München
Schleich GmbH, Schwäbisch-Gmünd
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Bayerische Forschungsstiftung (Forschungsverbund ForWerkzeug)
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Münchener Kolloquium, 19. - 20. Februar 2006, www.muenchener-kolloquium.de
Seminar Rapid Manufacturing, 06. Juli 2006, iwb Anwenderzentrum Augsburg
3D-Erfahrungsforum Werkzeug- und Formenbau, 17. - 18.05.2006, Berlin Wissenschaftssommer 2006, München
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Zäh, M. F.; Branner, G.; Hagemann, F.: Einführung in generative Fertigungsverfahren und deren Anwendungsfelder. In: iwb Seminarberichte 81, Rapid Manufacturing, Heutige Trends - Zukünftige Anwendungsfelder, Herbert Utz Verlag 2006.
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Zäh, M. F.; Branner, G.; Hagemann, F.; Lutzmann, S.: Entwicklungstrends im Bereich Rapid Manufacturing. 3D-Erfahrungsforum Werkzeug- und Formenbau, Berlin (2006), S. 263-276.
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