Schnelle Herstellung von komplexe Formen per Laser-Sintern

Mit einem innovativen Verfahren sichert sich das britische Unternehmen CRDM entscheidende Wettbewerbsvorteile

Mit dem Kauf einer neuen EOS-Anlage hat CRDM seine Kapazitäten für das Direkte Metall Laser-Sintern ausgeweitet. Die britische Firma reagiert somit auf die Anforderungen nach schnellerer Produktion und höherer Qualität. CRDM fertigt ab sofort Spritzgusswerkzeuge und Blasformen direkt aus CAD Daten, in Pulverschichten von nur 20µm. Im Vergleich zu der bisherigen Schichtdicke von 50µm bedeutet dies eine deutlich höhere Detailauflösung – ein entscheidendes Kriterium für den Bau von noch komplexeren Werkzeugen. Folgearbeiten wie manuelles Polieren werden dadurch minimiert. Das Unternehmen ist somit in der Lage, die typischen Durchlaufzeiten von ca. 15 Arbeitstagen von Auftragseingang bis Auslieferung um zwei bis drei Tage zu verkürzen. Der Spezialist für Rapid Prototyping und Manufacturing verschafft sich so einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil im hart umgekämpften Markt.

Bei dem System handelt es sich um eine EOSINT M 250 Xtended. Die Anlage wurde Ende 2004 in High Wycombe installiert. Vor der Installation untersuchte die Firma in einer achtmonatigen Studie, wie sie ihre Rapid Tooling Kapazitäten optimal aubauen könnte. Mit der Anlage, die ein Vorgängermodel von EOS ersetzt, erweitert CRDM seine Produktionsmöglichkeiten. Der Spezialist verfügt nun über die aktuellsten Metallpulver für das Laser-Sintern, inklusive dem Werkzeugstahl DirectSteel H20.

DMLS®-Werkzeuge sind in der Lage, Großserien im Bereich von 100.000 bis 200.000 Kunststoffteilen herzustellen – ein äußerst nützliche Option beim Werkzeugbau, insbesondere bei einer umfangreichen Kundenbasis. Der Kundenstamm von CRDM umfasst mehrere Großkunden aus den Bereichen Automobil, Medizin, Luft- und Raumfahrt, Telekommunikation und dem britischen Verteidigungsministerium.

Sogar Formen, die mit dem bronzebasierten Werkstoff DirectMetal 20 gebaut werden, können aufgrund der höheren Dichte und Festigkeit des Materials 20.000 bis 30.000 Kunststoffteile abgeben. Dies ist eine deutliche Verbesserung verglichen mit den bisherigen Kapazitäten. Die Verschleißbeständigkeit ist heute sogar besser als die von Aluminiumwerkzeugen. Der Hauptvorteil im Vergleich zum traditionellen Werkzeugbau liegt allerdings darin, dass die Bauteile Schicht für Schicht entstehen: Laser-Sintern ist im Gegensatz zu konventionellen Methoden ein auftragendes Verfahren. Geometrien mit beliebiger Komplexität können so hergestellt werden, ganz ohne Werkzeugeinsätze oder Funkenerosion. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung der Durchlaufzeiten und der Kosten für das Werkzeug, insbesondere bei komplizierten Komponenten. Lasergesinterte Werkzeuge können nach dem Bau poliert werden, so dass die Oberfläche keine erkennbaren Spuren auf dem spritzgegossenen Kunststoffteil hinterlassen – und das gilt sogar für kritische Kunststoffe wie Polypropylen und Polyethylen.

Mit der neuen Datenaufbereitungssoftware „EOSTYLE“ von EOS trumpft CRDM beim Bau von DMLS® Teilen weiter auf: Mit der Software lassen sich verbesserte Supportstrukturen bauen. Diese minimieren den Kontakt zwischen dem Support und der zu bauenden Komponente. Komplexere Formen können so realisiert werden, ganz zu schweigen von dem reduzierten Aufwand für die Nachbearbeitung.

Die Vorteile der EOSINT M 250 Xtended, kombiniert mit verbesserter Software und den Schichtdicken von lediglich 20µm, haben die Aktivitäten von CRDM im Werkzeugbau deutlich angekurbelt. „In den drei bis vier Jahren, in denen wir die vorherige DMLS®-Anlage eingesetzt haben, wurden ca. 80 Werkzeuge hergestellt. Das neue System hingegen hat allein schon 100 Werkzeuge in den ersten fünf Monaten produziert”, so Graham Bennett, Geschäftsführer von CRDM.

Bennett erläutert, dass CRDM in der Vergangenheit bei ca. 50 Prozent der Anwendungen auf konventionelle Methoden wie Metallzerspanung, Hochgeschwindigkeitsfräsen and Funkenerosion zurückgreifen musste. Als Folge waren die Durchlaufzeiten um bis zu zwei Wochen länger, insbesondere wenn EDM Elektroden eingesetzt wurden.

„Der Markt für Werkzeugbau in Großbritannien nimmt ab. Innovation wird immer wichtiger, um erfolgreich erleben zu können. Mit der DMLS®-Technologie verfügen wir über ein äußerst innovatives, hilfreiches Tool”, fährt Bennett fort.

“Große OEMs in Großbritannien verlagern ihre Produktion oft in Niedriglohnländer wie China. Formen, aber auch Kunststoffkomponenten werden häufig dort hergestellt. Allerdings sind die Durchlaufzeiten hoch. Kleine und mittelständige Unternehmen haben aber nicht unbedingt Zugang zum Werkzeugbau in fernen Ländern. Sie kaufen lokal ein und profitieren von den schnellen Lieferzeiten. Oft haben diese Unternehmen auch ein etwas geringeres Produktionsvolumen.

“Uns interessieren vor allen Dingen Firmen, bei denen die Anforderungen an den Werkzeugbau sehr komplex sind. Bei diesen Anwendungen wird normalerweise das Funkenerodieren sehr häufig eingesetzt. Insbesondere bei komplexen Komponenten verspricht DMLS® ein hohes Potenzial und hohe Dividenden.

“Beim Bauen von Spritzgusswerkzeugen können viele Features direkt integriert und somit in einem einzigen Prozess realisiert werden – wie beispielsweise konturnahe Kühlkanäle, Angüsse, Auswerferbohrungen und Fixierungen. Dies reduziert sowohl die Kosten als auch die Durchlaufzeiten erheblich.