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Prototypen-FertigungMit Lasertechnik zum Prototyp-Werkzeug

Generierende Fertigungsverfahren, also Verfahren, bei denen kein Material abgetragen, sondern aufgebaut wird, finden zunehmend Akzeptanz bei der Fertigung von Prototyp-Bauteilen und Prototyp-Werkzeugen. Der gewachsene Druck zur Zeit- und Kosteneinsparung und die damit verbundene Verkürzung der Produktentwicklungs- und Markteinführungszeiten erfordern geeignete Verfahren zum Herstellen von Bauteil- und Werkzeugmustern innerhalb weniger Stunden - möglichst aus einem seriennahen und hochfesten Werkstoff wie Stahl.

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Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (MW),: Mit Lasertechnik zum Prototyp-Werkzeug

Ein Verfahren, das insbesondere die Fertigungszeit von Werkzeugen mit Kantenlängen oberhalb von 300 Millimetern beschleunigt, ist das im Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) Dresden qualifizierte Metal Laminated Tooling (MELATO). Dabei handelt es sich um eine durchgängige Automatisierungslösung für das Schneiden, Stapeln und Verbinden von Stahlblech-Ausschnitten zu Schnittwerkzeugen, Blechumformwerkzeugen und Sandkernen.

Ausgehend von 3D-CAD-Daten in den gängigen Schnittstellenformaten werden die zu fertigenden Werkzeuge mit Hilfe spezieller Software-Tools in Ebenen zerlegt. Die so erzeugten Querschnitte werden unter der Maßgabe optimierter Werkstoffausnutzung auf einer Blechtafel verschachtelt und mit dem Laserstrahl zu Blechlamellen ausgeschnitten. Die ausgeschnittenen Blechlamellen werden durch Schrauben oder durch das Laserschweißen miteinander verbunden. Im Anschluss an die Fertigung des Werkzeugrohlings kann, sofern erforderlich, die anwendungs- und stückzahlangepasste Endbearbeitung durch Fräsen und Oberflächenveredeln folgen. Zur Verbesserung der Werkzeug-Standzeit können einzelne Bereiche durch Laserauftragschweißen oder Laserstrahlhärten verzugsarm veredelt werden.

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Die Prozesskette bietet eine Reihe von Vorteilen: Hohe Flexibilität des Fertigungsablaufs. Hohlräumen für Kühlsysteme, Wärmedämmung, Schmiersysteme, Beheizung oder Sensoren können in das Werkzeug integriert werden. Komplizierte tiefliegende Geometrien sind durch sukzessiven Aufbau herstellbar. Durch Austausch einzelner Segmente (Blechlamellen) ist eine schnelle Geometrieänderung bei verschraubten Werkzeugen möglich. Die Fertigungszeit wird verkürzt, da das Gießen des Rohteilblocks entfällt und das Schruppen, Vorschlichten und Bohren eingespart werden kann. Prototypwerkzeuge sind durch Endbearbeitung und Oberflächenveredlung zu Serienwerkzeugen qualifizierbar.

Das Fraunhofer IWS arbeitet gemeinsam mit industriellen Partnern aus den Gebieten Werkzeug- und Anlagenbau sowie Softwareentwicklung und Sensorik an einer Automatisierungslösung für das Laserschneiden, Paketieren und Fügen von Blechzuschnitten, mit der die Fertigungszeit großer Werkzeuge von derzeit etwa 12 Wochen auf eine Woche verkürzt werden kann. ALOtec, Dresden, eine Ausgründung aus dem Fraunhofer IWS, bietet die Fertigung lamellierter Werkzeuge und das Laserstrahlhärten als Dienstleistung an. Die MELATO-Werkzeuge werden zusammen mit einer Laserhärteanlage auf der Hannover-Messe in Halle 6, Stand E 03 (Gemeinschaftsstand Laser Technology) beim Fraunhofer IWS präsentiert.dc

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