Praxis-Check 3D-Druck mit LMBK: individuelle Formeinsätze mit Hilfe der Additiven Fertigung
Die LMB Kunststofftechnik GmbH aus Leer fertigt auf modernsten Spritzgussmaschinen. Formeinsätze werden ursprünglich subtraktiv gefertigt. Im Praxis-Check 3D-Druck mit Niedersachsen ADDITIV wurden neue Möglichkeiten mittels 3D-Druck aufgezeigt.
Das Unternehmen
Die LMB Kunststofftechnik GmbH (LMBK) aus Leer bietet die komplette Prozesskette zur Umsetzung von Produktideen in Sachen Spritzgussteile. Das Herzstück der LMB Kunststofftechnik GmbH, die Spritzgussabteilung, fertigt aus verschiedensten Thermoplasten die Produkte auf modernsten Spritzgussmaschinen.
Die Idee
Die Prototypenwerkzeuge (Formeinsätze) werden bei LMBK ursprünglich subtraktiv gefertigt. Im Praxis-Check 3D-Druck wurde analysiert, ob die Formeinsätze mittels 3D-Druck schneller und günstiger gefertigt – und darüber hinaus mit konturnahen Kühlkanälen individueller gestaltet werden können.
Wir benötigen Ihre Zustimmung um den Inhalt von YouTube laden zu können.Die Umsetzung
Im Rahmen des Praxis-Checks wurden Formen für das Spritzgießen von Gummipuffern konstruiert. Die Formeinsätze wurden unter Berücksichtigung der Bauräume additiver Fertigungsmaschinen entworfen. Um die additive Fertigungszeit zu verringern und Material einzusparen, erhielten für den Spritzgießprozess nicht relevante Bereiche der Formeinsätze Wabenstrukturen, um so Bauteilvolumen zu reduzieren.
Zudem verbesserten integrierte, konturnahe Kühlkanäle die Zykluszeiten und die Qualität der Kunststoffprodukte. Abschließend wurden Untersuchungen durchgeführt, um die Realisierbarkeit der Formeinsätze zu überprüfen und geeignete Aufmaße zur Nachbearbeitung der Oberflächen zu bestimmen.
Das Ergebnis
Die metallischen Formeinsätze wurden im LPBF-Verfahren (Laser Powder Bed Fusion) hergestellt. Hierbei kam es zu einigen Herausforderungen. Großflächig belichtete Schichten neigten zu Verzug an den Randbereichen, was durch die Unterteilung in kleinere Felder eines Schachbrettmusters reduziert werden konnte. Außerdem wurden Unterbrechungen im Druckprozess vorgenommen, um eine Wärmeausdehnung der Substratplatte zu vermeiden. Nach dem Entpulvern, Entstützen und Planfräsen konnte der Formeinsatz fertiggestellt und ein genereller Durchfluss der Kühlkanäle sichergestellt werden.
Im Einsatz hielten die metallischen Formhälften der mechanischen Belastung stand. Aller-dings führte die konturnahe Kühlung nicht zu der gewünschten Zykluszeitreduzierung und erforderte einen hohen Druck des Kühlkreislaufs.
Für zukünftige Formeinsätze sind die weitere Reduzierung des Bauteilvolumens und die Optimierung der Prozessstrategie zu empfehlen.
Ausblick
Mit den gewonnenen Erkenntnissen ist das Thema der konturnahen Kühlung durch additive Fertigungsverfahren weiter zu verfolgen. Die Ergebnisse zeigen, welche Herausforderungen bestehen und dass durch die Auswahl einer anderen Stahllegierung sowie konstruktiven und prozesstechnischen Anpassungen erfolgreiche Ergebnisse für Formeinsätze erzielt werden könnten.
Hybride Fertigungsstrategien und die Bewertung der Oberflächenrauheit der Kühlkanäle sind ebenfalls interessante Themen, denen im Bereich des Spritzgießens nachgegangen werden sollten. Wir freuen uns auf den spannenden Weg der LMB Kunststofftechnik GmbH, um die Additive Fertigung im Unternehmen weiter fortzuführen.
