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Vortrag

Verbesserung der Kühlleistung von Spritzgießwerkzeugen durch additiv gefertigte konturnahe Kühlkanäle

Mittwoch (13.05.2020)
16:20 - 16:35 Uhr Raum 2
Bestandteil von:


Spritzgießen ist eins der meist genutzten industriellen Fertigungsverfahren zur Erzeugung komplexer Kunststoffbauteile bei hohen Stückzahlen. Die Effizienz des Verfahrens ist stark von der Zyklusdauer abhängig. In einem Zyklus werden die Phasen Einspritzen, Nachdrücken, Kühlen und Auswerfen durchlaufen, wobei die Kühlphase mit einem Anteil von 60 - 90% der Zykluszeit bestimmend für diese ist. Eine optimierte Kühllösung kann nicht nur die Produktivität steigern und Kosten senken, sondern durch eine homogene Werkzeugtemperatur auch den Verzug des Formteils minimieren. Die Optimierung der Werkzeugkühlung ist konventionell stark durch die verwendeten subtraktiven Fertigungsverfahren eingeschränkt. Der Einsatz der additiven Fertigung im Werkzeugbau ermöglicht aufgrund der hohen Gestaltungsfreiheit des Verfahrens die Realisierung komplexer konturnaher Kühlkonzepte zur Verkürzung der Abkühlzeit.

Dieser Beitrag befasst sich mit der Parameteroptimierung der Lage von konturnahen Kühlkanälen zum Einsatz in additiv gefertigten Werkzeugen für das Spritzgießverfahren. Das vorrangige Ziel der Optimierung ist eine Reduktion der Abkühldauer. Die Folge sind eine höhere Produktivität und Energieeffizienz des Verfahrens sowie niedrigere Herstellungskosten pro Formteil. Weiterhin soll ein möglichst homogenes Temperaturprofil der Werkzeugkavität erreicht werden, um eine hohe Formteilqualität sicherzustellen. Dabei müssen die Fertigungsrestriktionen des selektiven Laserschmelzens (kurz: SLM) berücksichtigt werden. Als Referenzwert dient ein bestehendes, konventionell gefertigtes Werkzeug mit gebohrten Kühlkanälen. Die Gegenüberstellung der Ergebnisse der numerischen Spritzgießsimulationen beider Kühlkonzepte zeigt eine signifikante Verbesserung der Kühleigenschaften des konturnah gekühlten Werkzeugs. Die Nutzung der Vorteile des komplexen, konturangepassten Kühlsystems ist mit konventionellen Fertigungsverfahren nicht möglich, sondern erfordert die hohe Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigung.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Guillaume Meyer
Technische Universität Darmstadt
Weitere Autoren/Referenten:
  • Sebastian Gries
    Technische Universität Darmstadt
  • Andreas Wonisch
    BASF SE
  • Prof. Dr. Christian Mittelstedt
    Technische Universität Darmstadt