Kürzeste Produkteinführungszeiten, steigende Produktvielfalt und daraus resultierende kleine Produktionsstückzahlen sind aktuelle Herausforderungen für die Produktentwicklung und die Fertigung. Die Dr. Boy GmbH & Co. KG, Neustadt-Fernthal, bietet gemeinsam mit dem […]
3D-Produktionseinheit bestehend aus Boy XS und Stratasys-Drucker. (Foto: Boy)
Kürzeste Produkteinführungszeiten, steigende Produktvielfalt und daraus resultierende kleine Produktionsstückzahlen sind aktuelle Herausforderungen für die Produktentwicklung und die Fertigung. Die Dr. Boy GmbH & Co. KG, Neustadt-Fernthal, bietet gemeinsam mit dem 3D-Drucker-Spezialisten Stratasys eine schnelle Lösung. Damit werden die Vorteile der additiven Fertigung mit den Möglichkeiten des Spritzgießens kombiniert.
Auf der K-Messe 2013 in Düsseldorf wurde erstmals die additive Teilefertigung per 3D-Drucker vorgestellt. Dennoch verhielten sich die meisten Kunststoffverarbeiter in den folgenden zwei Jahren noch eher zurückhaltend. Dagegen weckte nun die Vorstellung eines neuen 3D-Produktionskonzeptes von Boy auf der Fakuma-Messe 2015 das Interesse der Anwender an der 3D-Technologie.
Neuer Ansatz bietet Vorteile
Speziell auf den Prototypenbau mit kleinsten Stückzahlen bzw. für Kleinserien ausgelegt, werden nicht die Kunststoffteile per 3D-Drucker hergestellt, sondern die Formeinsätze der Spritzgießmaschine. Die Kunststoffteile können dann spritzgegossen werden und weisen die gleichen physikalischen Eigenschaften auf wie bei der Teileproduktion mit herkömmlichen Werkzeugen. Praktisch alle Kunststoffe, auch glasfaserverstärkte oder flammgeschützte Kunststoffe können mit dieser 3D-Fertigungsphilosophie verarbeitet werden.
Präzise 3D-gedruckte Formeinsätze
3D-gedruckter Formeinsatz im Werkzeugträger einer Boy XS. (Foto: Boy)
Mit einem 3D-Drucker können die Werkzeugeinsätze je nach Größe des Bauteils in nur wenigen Stunden hergestellt werden. Die auf der Fakuma 2015 gefertigten Formeinsätze für die Karabinerhaken wurden in nur 2,5 Stunden kostengünstig gedruckt. Das Werkzeugwechselsystem der Boy-Spritzgießautomaten ist hierbei von Vorteil, da sich die gedruckten Einsätze innerhalb weniger Minuten in den Werkzeugträger einsetzen lassen.
Der 3D-Drucker (Objet 30 Pro) erreicht eine Auflösung von 600 dpi in X-/Y-Richtung und 900 dpi in der Z-Achse. Die extrem sauberen und glatten Oberflächen der Werkzeugeinsätze erlauben eine direkte Verwendung in der Spritzgießmaschine.
Bei der Produktion der 3D-Formeinsätze können unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden, wobei das Material Rigur speziell für das Spritzgießen mit einer maximalen Verarbeitungstemperatur von 300 °C ausgelegt wurde. Am Beispiel des auf einer Boy XS hergestellten Karabinerhakens aus POM wurden mit einem Formeinsatz deutlich höhere Stückzahlen erreicht als die von Stratasys angegebene Stückzahl von 80 bis 200 Schuss. Werden größere Mengen benötigt, können in kurzer Zeit neue Formeinsätze gedruckt und in den Werkzeugträger eingebaut werden. Die Materialkosten für die Formeinsätze des Karabinerhakens liegen bei nur circa 30 EUR.
Vielfältige Anwendungen möglich
„Der Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten sind keine Grenzen gesetzt und hören bei der Teileproduktion noch nicht auf“, erklärt Klaus Geimer, stellvertretender Boy-Geschäftsführer und fährt fort: „So lassen auch sich Bauteile für Peripheriegeräte von Spritzgießautomaten fertigen. Auf der Fakuma 2015 haben wir beispielsweise eine Greiferhand mit innenliegenden Luftkanälen für unser pneumatisch betriebenes Handlinggerät per 3D-Drucker erstellt.“
Das Spritzgießen von Prototypen oder Kleinstserien mit herkömmlichen Kunststoffen in Werkzeugträgern mit 3D-gedruckten Formeinsätzen eröffnet nicht nur den Spritzgießern neue Möglichkeiten in der 3D-Welt. Das von Boy und Stratasys entwickelte Fertigungskonzept bietet somit dem Anwender eine effiziente Ergänzung wenn es darum geht, Prototypen oder Kunststoffteile in kleinen Stückzahlen schnell, kostengünstig und in der Qualität eines Serien-Spritzgussteils herzustellen.
