Voll belastbares Kantwerkzeug

Beschreibung des Bauteils:

Für die hauseigene Blechfertigung wurde ein voll belastbares Kantwerkzeug aus A2-Werkzeugstahl additiv hergestellt zur Verwendung an einer TruBend 5230-Biegemaschine. Als 3D-Druckverfahren kam Metal-X von Markforged zum Einsatz.

Herausforderungen:

BAM hat bei Werkzeugen maximale Ansprüche an Qualität und Flexibilität, die teilweise nur durch eigene Herstellung erfüllt werden können. Von der Konstruktion bis zum Einsatz von selbst gefertigten Werkzeugen deckt BAM die gesamte Wertschöpfungskette ab. Doch gerade beim Prototyping sind zerspanende Verfahren aufwendig und kostenintensiv. Daher bieten sich für die effiziente Herstellung von Funktionsprototypen additive Fertigungstechnologien an.

Lösung:

Mittels 3D-Druck – in diesem Beispiel mit A2-Werkzeugstahl – kann die Fertigung von innovativen Bauteilen in geringer Stückzahl massiv beschleunigt und effizienter gestaltet werden. Gleichzeitig bieten additive Fertigungstechnologien im Bereich der Gewichtsoptimierung enorme Vorteile. Dank einer Wabenstruktur im Inneren des Bauteils konnte bei gleicher Geometrie und Stabilität Gewicht eingespart werden. Das selbst konstruierte Kantwerkzeug für die TruBend 5230-Biegemaschine von Trumpf wurde über Nacht additiv gefertigt. Nach der Konstruktion wurde eine STL-Datei des Bauteils erstellt, um diese in die cloudbasierte Software des Druckherstellers zu importieren. Dort wurde das Werkzeug für den Druck aufbereitet (Wandstärke, Innenstruktur usw.). Mit einem Mausklick konnte der Druckprozess gestartet werden. Nach dem Druck folgten der softwaregesteuerte Wasch- und Sinterprozess. Direkt nach dem Sintern war das Bauteil einsatzbereit. Beeindruckend war zudem das einfache Handling des Materialwechsels durch einfachen Austausch der Materialrollen. Durch die Atomic-Diffusion-Additive-Manufacturing-Technologie (ADAM) von Markforged verfügt das Bauteil über hervorragende mechanische Eigenschaften und eine hohe Steifigkeit. Da der A2-Werkzeugstahl luftgehärtet wird, ist das Material sehr stoßfest. Die Belastbarkeit des Kantwerkzeugs steht der eines konventionell gefertigten Werkzeugs in nichts nach. Der elementare Vorteil für die Bauteiloptimierung liegt in der Designfreiheit: Durch die Additive Fertigung hat man nahezu keine Einschränkungen bezüglich der geometrischen Komplexität eines Bauteils. Dies ist entscheidend, um Bauteile leichter zu machen und für einen speziellen Anwendungszweck zu optimieren. Durch die Verarbeitung von Endlosfasern konnte dem Bauteil in Bezug auf Festigkeit mehr Performance verliehen werden – bei gleichzeitig hervorragender Oberflächengüte.

Fazit:

Am oben beschriebenen Kantwerkzeug zeigen sich die Vorteile des 3D-Drucks im Vergleich zur CNC-Fertigung: In der zerspanenden Fertigung führt die Erhöhung der Komplexität eines Bauteils zu Mehrkosten und verlängerten Lieferzeiten. Mit additiven Fertigungstechnologien ist es möglich, das Gewicht von Bauteilen zu senken und so zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung beizutragen. Als nächsten Funktionsprototypen für ihren Maschinenpark plant die BAM GmbH eine Senkelektrode für eine Senkerodiermaschine aus reinem Kupfer. Zu 99,8 Prozent reines Kupfer mit sehr hohen thermischen und elektrischen Leitfähigkeiten kann mit einer signifikanten Gestaltungsfreiheit gedruckt werden.