Werkzeugeinsätze in 3D: Wartungsarme Kühlkanäle mit Konturnahen Kühlverläufen bei komplexer Geometrie

Der 3D Metalldruck hebt den Werkzeugbau seit einigen Jahren auf eine neue evolutionäre Stufe, manche sprechen sogar von einer „Revolution“. Schauen wir uns die Vorteile des pulverbettbasierten 3D-Metalldrucks genauer an, verwundert diese Begeisterung nicht mehr.

So können wir von LIGHTWAY zum Beispiel Werkzeugeinsätze entwickeln und in Serie produzieren, in denen komplexe, konturnahe Kühlungsverläufe integriert sind. Durch den schichtweisen Aufbau des pulverisierten Materials werden beim Laserschmelzen nicht nur nahezu beliebige Hohlstrukturen und Formen möglich, auch die Kühlverläufe selbst lassen sich zielgenau an der Formkontur des Werkzeugs platzieren, nämlich dort, wo Kühlung oder Temperierung gebraucht werden. Die technischen Grenzen, vor denen sich die konventionellen Methoden alltäglich gestellt sahen, sind schlicht aufgehoben. „Um die Ecke bohren“, wie es ein Ingenieur einmal ausdrückte, ist im übertragenen Sinn jetzt ohne weiteres möglich. Ein paar zentrale Fakten sprechen für sich:

  • Zahlen: Es sind kleine Querschnitte von Kühlkanälen unter 5 mm im prozesssicheren Einsatz möglich. Die Kanäle können bis zu 2 oder 3 mm an die Formkontur herangeführt werden.
  • Geometrie: Unterschiedliche Wandstärken, Verrippungen oder sonstige Besonderheiten des Werkzeugs stellen keine Hindernisse mehr dar. Die Kühlkanäle folgen der Geometrie sozusagen auf dem Fuß, unabhängig von Komplexität des Bauteils.
  • Material: Die auf das Werkzeug abgestimmte Wahl der Werkstoffe mit ihren idealen Materialeigenschaften garantiert Langlebigkeit, Formstabilität und hohe Härtegrade.

Bemerkenswert ist auch, dass mit Hilfe des 3D-Metalldrucks ganz neue Wege des Kühlens, zum Beispiel im Druckgießverfahren, möglich werden. Die im 3D-Druck hergestellten Formeinsätze können mit geschlossenen und somit extrem wartungsarmen Kühlsystemen betrieben werden. Darin macht gereinigtes Wasser lange Jahre und ohne Austausch seine Arbeit. Ablagerungen werden durch die Reinheit des Wassers und durch die CAD-generierte und genau abgestimmte Geometrie der Kühlkanäle verhindert, selbst wenn das Werkzeug längere Ruhezeiten hat.

Wie oben schon angedeutet, ermöglicht der pulverbasierte 3D Metalldruck auch eine gezielte Temperierung von Werkzeugen. Selbst Mischformen aus Kühlung und Temperierung in zwei getrennten Kreisläufen sind möglich. Die Geometriefreiheit, die additive Verfahren bieten, ist somit nicht nur ein Schlagwort. Sie beweist seit Jahren ein ungeheures Innovationspotential. Und vor allem beschleunigt sie Produktionsprozesse und senkt die Kosten. Für Werkzeuge mit konturnaher Kühlung (und die Unternehmen, die sich darauf einlassen) bedeutet das im Wesentlichen folgendes:

  • Die Herstellung des Werkzeugs selbst kann ohne kontinuierliche Überwachung durch Personal in Serie und damit kostengünstiger hergestellt werden.
  • Die Werkzeugeinsätze mit konturnaher Kühlung sind wesentlich wartungsärmer und erreichen je nach Geometrie und Komplexität der 3D-gefertigten Teile eine Reduktion der Zykluszeit von 10 bis 30 Prozent. Einige Serienwerkzeuge haben sogar einen Wert von 40 Prozent erreicht.
  • Erreicht wird auch in vielen Fällen eine Verbesserung der Energie- und Ressourcenbilanz.

Das Gesamtpaket der Vorteile auf den Punkt gebracht: Werkzeuge mit konturnaher Kühlung ermöglichen eine verschleissfreie Produktion, lange Laufzeiten und günstigere Stückkosten. Schlagende Argumente, aus denen LIGHTWAY reale Werkzeuge macht: Von der Ideenentwicklung über die Konstruktion bis zum fertigen Werkzeugeinsatz. Die gesamte Prozesskette liegt in unserem Haus, so dass wir für unsere Kunden komplexe, bisher nur angedachte und neuartige Werkzeuge mit konturnaher Kühlung herstellen können.

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