3D-MeKa – Entwicklung metallisch beschichteter Kavitätenwerkzeuge aus FFF-gedruckten faserverstärktem Kunststoff für den Spritzgussprozess zwecks kosten- und zeiteffizienter Vorserienfertigung
Entwicklung von additiv gefertigten und metallisch beschichteten Spritzgusswerkzeugen für die Vorserienentwicklung.
Projektpartner
JÜRGEN KLEINE GmbH, WIOTEC® Ense GmbH & Co. KG
Laufzeit
01.01.2023 – 30.04.2025
Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Motivation
Spritzgegossene Teile sind in der heutigen Zeit im privaten als auch gewerblichen Bereich nicht zu substituieren. Durch das schnelle und kostengünstige Produktionsverfahren lassen sich Kunststoffteile in tausendfacher Stückzahl reproduzieren. Die im Verfahren eingesetzten Werkzeuge sind meist aus Stahl und Aluminium zerspanend hergestellt. Die Kosten für das Rohmaterial sowie die Fertigung sind dabei enorm. Zu Beginn einer Produktionsserie ist ein „Einfahren“ des Werkzeuges notwendig, was mit Füllstudien und Mengenbestimmungen des benötigten Polymers beginnt. Werkzeugänderungen sind in diesem Produktionsstadium sehr teuer und zeitintensiv. Diese Lücke soll das Forschungsprojekt 3DMeka durch schnelle und kostengünstige Prototypenwerkzeuge schließen.
Vorgehen
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Prozesses zur Fertigung neuartiger Spritgusswerkzeuge auf Basis additiv gefertigter faserverstärkter Kunststoffe mit einer mikrometer-dicken Metallbeschichtung. Der Lösungsansatz für das Spritzgusswerkzeug liegt in der Kombination zweier Technologien in Form des 3D-Filamentdruckes bzw, der Stereolithografie sowie einer metallischen Beschichtung der gedruckten Werkzeuge zur Verleihung einer gesteigerten thermischen Stabilität. Es werden zwei additive Fertigungsverfahren kombiniert. wobei durch ein Filamentdruckverfahren eines faserverstärkten Werkstoffes die notwendige mechanische und thermische Stabilität für Drücke im Spritzgussprozess erreicht wird. Da die räumliche Auflösung des Filamentdruckverfahrens auf Größenordnungen von 10 um begrenzt ist, werden insbesondere feine Kavitätenstrukturen über die präzise Stereolithografie (SL) aufgetragen.
Danksagung
Der Lehrstuhl bedankt sich für die Förderung des Projektes (3DMeKa)“, die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unter der Schiene „ZIM:Produktionsforschung“ gewährt wurde. (Förderkennzeichen: KK5135817HD2)
Ansprechpartner
Maximilian Konstantin Strobel, M.Sc.; Dr.-Ing. Swen Zaremba