innotool - Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR PRODUKTIONSTECHNOLOGIE IPT
INNOTOOL – INNOVATIVE
LASERBEARBEITUNG VON
SPRITZGIESSWERKZEUGEN
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT
Das Projekt
Das Fraunhofer IPT startete 2012 gemeinsam mit der ModellTechnik Rapid Pro-
Steinbachstraße 17
Kunststoffprodukte spielen im Alltag eine
totyping GmbH das KMU-innovativ-Projekt
52074 Aachen
wichtige Rolle – ein Leben ohne Zahnbürste
»InnoTool« (Förderkennzeichen 02PK2246),
Germany
oder Fernbedienung ist heute undenkbar.
das im Rahmenkonzept »Forschung für die
Solche Kunststoffprodukte werden im
Produktion von morgen« durch das Bun-
Spritzgießverfahren in großen Stückzahlen
desministerium für Bildung und Forschung
kostengünstig hergestellt. Dazu dienen
(BMBF) gefördert wird.
Ansprechpartner/Contact
Dipl.-Ing. Daniel Heinen
Spritzgießformen, die in der Regel aus
Telefon/Phone +49 241 8904-443
hochfestem und verschleißbeständigem
Ziel des Projekts ist es, den Werkstoff
[email protected]
Stahl bestehen. Mit diesen Stahlformen
Stahl zum Aufbau von Kunststoffspritz-
lassen sich mehrere hunderttausend
gießwerkzeugen und -formen für die
Dipl.-Ing. Kai Winands
Kunststoffteile herstellen, ohne dass die
Kleinserienfertigung hochwertiger
Telefon/Phone +49 241 8904-421
Form verschleißt. Jedoch ist ihre Herstel-
Kunststoffbauteile durch Aluminium zu
[email protected]
lung aus Stahl aufwändig, material- und
ersetzen. Die Projektpartner entwickeln
kostenintensiv. Den Werkzeugstahl durch
dazu eine Prozesskette, mit der die
Aluminium zu ersetzen war bisher kaum
Aluminiumwerkzeuge und -formeinsätze
praktikabel. Zwar lässt sich Aluminium un-
durch eine kombinierte Laseroberflächen-
ter geringerem Energieeinsatz bearbeiten,
bearbeitung so modifiziert werden, dass
ist aber dafür aufgrund der geringeren
sich ihr Standzeitverhalten verbessert.
www.ipt.fraunhofer.de
Härte aber auch weniger beständig gegenüber Verschleiß.
Lösungsansätze
Der größte Nachteil von Aluminiumlegierungen im Vergleich zu Stahlwerkstoffen
INNOTOOL – INNOVATIVE
LASER SURFACE TREATMENT
OF INJECTION MOLDS
ist die geringere Verschleißbeständigkeit.
Daher sollen in diesem Projekt die Bereiche
der Aluminiumwerkzeuge und -formen,
The project
manufacture injection molding tools and
dies for small batch manufacture of
die extremen Verschleiß unterliegen,
technologisch so ausgelegt werden, dass
Products containing plastics in some
premium-quality plastic parts. For this the
sie nicht nur für die Prototypenfertigung
form have taken on an important role in
project partners develop a process chain
sondern auch in der Kleinserie eingesetzt
everyday life – the notion of living without
to modify the Aluminum molds and inserts
werden können.
a toothbrush or a remote control has
by a combined laser surface treatment to
become inconceivable. Such products are
achieve prolong lifetimes.
Die Partner im Projekt erarbeiten dafür eine
manufactured cost-efficiently in large lot
Prozesskette mit kombinierter Laserober-
sizes by injection molding. These injection
flächenbearbeitung: Durch Laserlegieren/
molds are generally made of high strength
-dispergieren wird eine Verschleißschutz-
or wear resistant steels. With these molds
schicht durch Einbringen hochfester
several hundred thousand parts are
The most important disadvantage of
Partikel, die dem abrasiven Verschleiß
produced without any wear appearance
Aluminum alloys compared to steels is the
entgegenwirken, erzeugt. Funktionale
at the mold. However, the manufacturing
low wear resistance. Therefore the areas of
Mikrostrukturen, die durch Laserstrahl-
of the molds made of steel is costly and
injection molds subjected to extreme loads
strukturieren in die Oberflächen der Werk-
complex. The substitution of the working
shall be technologically designed not just
zeugkomponenten eingebracht werden,
steel by Aluminum has not been feasible so
for the manufacturing of prototypes but as
reduzieren zusätzlich die Reibung während
far. Indeed the machining of Aluminum is
well as for small lot sizes.
des Spritzgießvorgangs. Im Gegensatz
possible with a lower energy input, but due
zu konventionellen Strukturierverfahren
to the low hardness the wear resistance is
For this the project partners acquire a pro-
gelingt es durch das Laserstrahlstruktu-
not adequate.
cess chain of combined laser surface treat-
Approach
ment: Using the laser alloying/dispersing
rieren, die laserlegierten/-dispergierten
Formeinsätze ohne Einschränkungen durch
Fraunhofer IPT started in 2012 together
process a wear protection layer at the rim
die zuvor lokal durchgeführten Werkstoff-
with ModellTechnik Rapid Prototyping
zone by inserting high-strength particles
modifikationen mit Designstrukturen zu
GmbH the SME-innovative project
is achievable. Functional microstructures,
versehen.
“InnoTool” (contract no. 02PK2246),
inserted by laser structuring in the surfaces
within the frame concept “Forschung für
of the molds reduce additionally the friction
die Produktion von morgen”, which is
during die casting process. In contrast to
funded by the German Federal Ministry of
conventional structuring processes it is also
Education and Research (BMBF).
possible to add design structures without
Projektpartner/Project partners
limitation at the laser alloyed/dispersed
– ModellTechnik Rapid Prototyping GmbH
– Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
The aim of the project is to substitute
aluminum for steel as the material used to
surfaces.