Rapid-Bauteile in kleiner Serie

Prototypen sind beinahe Unikate und daher teuer. Eine neue Maschine stellt kostengünstig Kunststoffteile in Kleinserie her. Sie vereint zwei klassische Herstellungsmethoden: Fräsen und Gießen. Wie der teure Formenbau so minimiert werden kann, ist auf der EuroMold zu sehen.

Je mehr, desto billiger – das gilt nicht nur für Socken im Doppelpack. Auch für industrielle Gebrauchsgüter gibt es diesen »Mengenrabatt«. Teuer wird es umgekehrt, wenn nur wenige Bauteile benötigt werden. Und richtig ins Geld kann es gehen, wenn Teile schnell verfügbar sein sollen – insbesondere dann, wenn der Umweg über ein zusätzliches »Masterteil« eingeschlagen wird. Dieses dient als Abformmodell, beispielsweise um eine Silikonform herzustellen. In sie gießt ein Techniker flüssigen Kunststoff, den er nach dem Aushärten per Hand nachbearbeitet. Soll nun beispielsweise eine neue Elektronikkomponente in den Prototypen eines Handygehäuses, so muss die Innenkontur angepasst werden. Häufig gibt es bei der Produktoptimierung über ein halbes Dutzend solcher Änderungszyklen (»Design-Redesign«), und der Formenbauer muss meist bei jedem Mal wieder ganz von vorn anfangen.

Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden haben eine Herstellungstechnik entwickelt, die sich besonders bei kleinen Kunststoffserien bezahlt macht. »Das Besondere an dem Precise Cast Prototyping genannten Verfahren ist, dass wir Gießen und Fräsen in einer Maschine vereint haben«, erläutert Anja Techel. »Auf ein Modell können wir verzichten, und der Formenbau vereinfacht sich drastisch.« Lediglich die recht einfache Außenkontur des Bauteils wird gegossen. Sobald der Kunststoff in der Form fest ist, fräst die pcPro-Maschine die geometrisch anspruchsvollere Innenkontur mit hoher Maßhaltigkeit direkt aus den 3-D-Computerdaten. Sind Formänderungen nötig, können sie ohne Zeit raubenden Formenbau schnell und direkt am Computer ins CAD-Modell eingegeben werden.

Auf der EuroMold stellen die Ingenieure einen Prototypen ihrer pcPro-Anlage in Halle 8.0 erstmalig dem Fachpublikum vor. Die Weltmesse für Werkzeug- und Formenbau, Design und Produktentwicklung findet vom 1. bis 4. Dezember in Frankfurt am Main statt. »Unser Schwerpunkt in diesem Jahr sind Rapid-Techniken im Umfeld der Medizin«, betont Rudolf Meyer, Koordinator der Fraunhofer-Allianz Rapid Prototyping. »Bereits ein Viertel der Rapid-Projekte, die die zwölf beteiligten Institute mit kleinen und mittelständischen Unternehmen durchführen, fallen in diesen Bereich – mit deutlich steigender Tendenz.« Ein Beispiel dafür sind Knochenimplantate aus Titan, die aufgebaut werden, indem ein Laser Metallpulver schichtweise verschmilzt. »Die Maßhaltigkeit liegt derzeit bereits bei 0,1 Millimetern«, fasst Dr. Wilhelm Meiners die wichtigsten Trends zusammen. »In diesem Bereich der Prothetik geht der Trend zu immer kleineren Baugrößen und verbesserter Oberflächenrauigkeit, damit der Knochen schneller und fester anwächst.«

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Anja Techel
Telefon +49 351 2583-255
anja.techel@iws.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik, IWS
Winterbergstraße 28, 01277 Dresden

Dr.-Ing. Steffen Nowotny
Telefon +49 351 2583-241
steffen.nowotny@iws.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Winterbergstraße 28, 01277 Dresden

Dr. Rudolf Meyer
Meyer@iff.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierungIFF

Dr.-Ing. Wilhelm Meiners
Telefon +49 241 8906-301
Fax 0241/8906-121
wilhelm.meiners@ilt.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstr. 15, 52074 Aachen