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Miele: 10 Jahre mit konturnaher Kühlung - Provvido

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Langzeiterfahrung mit konturnaher Kühlung: Kürzere Zyklen und weniger Ausschuss, so Dr. Jürgen Jahn, Werksleiter Miele (rechts) beim Vorseri-

enanlauf in Warendorf; daneben Stefan Hofmann von Werkzeugbau Siegfried Hofmann.

10 Jahre mit konturnaher Kühlung

Miele setzt weiter auf konturnahe Kühlung mit generativen Werkzeugeinsätzen Mit dem Vorserienanlauf

für eine neue Gerätegeneration bei Miele ist der Haushaltsgerätehersteller in das zehnte Einsatzjahr konturnah

gekühlter Werkzeugeinsätze vorgerückt. Das Unternehmen verbindet damit vor allem Zykluszeit-Reduktionen

im Spritzguss, die nach Schätzungen von Miele 10 bis 30 % geringer sind als bei konventionellen Werkzeugen .

••

Uber mehr als 70 Werkzeuge, die

mit generativ hergestellten Werkzeugeinsätzen

ausgestattet sind,

verfügt der Haushaltsgerätehersteller im

Werk Warendorf; dort werden thermoplastische

Spritzgießformteile unter anderem

für Staubsauger, Waschautomaten,

Trockner und Geschirrspüler hergestellt.

Eingesetzt werden die generativ

hergestellten Werkzeugeinsätze überwiegend

für Hochglanzteile aus ABS.

Und auch bei den neuen Werkzeugen

Autor

Guido Radig, freier Journalist,

Bergkirchen

46 Plastverarbeiter . Juli 2011

setzt Miele solche Werkzeugeinsätze mit

konturnaher Kühlung weiterhin ein, um

die Zykluszeiten und die Ausschussproduktion

effektiv zu vermindern. Mittlerweile

geht damit eine zehnjährige Partnerschaft

von Miele und der Werkzeugbau

Siegfried Hofmann einher. Der

Werkzeugbauer fertigt solche Einsätze

mit konturnaher Kühlung auf Basis der

so genannten LaserCusing-Technik von

Concept Laser, einem eigenständigen

Unternehmen im Verbund der Hofmann

Innovation-Gruppe. Der Vorserienanlauf

einer neuen Gerätegeneration bei Miele,

für die Hofmann erneut drei Werkzeuge

mit konturnaher Kühlung lieferte, war

für den Haushaltsgerätehersteller eine

Gelegenheit, die bisherigen Ergebnisse

und Erfahrungen zu bewerten.

Verschleissfreie Produktion für lange

Laufzeit bei günstigen Stückkosten

Den nunmehr zehnjährigen Einsatz dieser

Technik bei Miele nutzte Dr. Jürgen

Jahn, Miele- Werksleiter in Warendorf.

zu einern Resümee der Langzeiterfahrungen.

Auf den ersten Blick könnte man

vermuten, dass sich das Material dieser

mittels LaserCusing gefertigen Einsätze

bei hohen Werkzeugbelastungen schneller

abnutzt. Dies ist in der Praxis allerdings

nicht der Fall, da bei dem Metall-

Laserschmelzprozess der Einsatz nahezu

ideale Materialeigenschaften erhält.

Auch das Zusetzen der oft sehr dünnen

Kanalquerschnitte sei, so Jahn, nicht erkenn

ba r: "Ein spezielles, korrosionsgeschütztes

Kühlmedium zirkuliert dazu

im geschlossenen System - wir nennen

www.plastverarbeiter.de


Einer der Dauerläufer bei Miele mit 2 Mio.

Schuss je Werkzeug: Blick auf das Werkzeug

zur Herstellung des ABS-Staubsaugergehäusedeckels

der Serie S5.

das geimpftes Wasser - so dass auch nach

vielen Jahren die Kühlleistung erhalten

bleibt." Beispiele dafür sind .Langläufer"

unter den Werk-

zeugen bei Miele,

mit denen seit

Herbst 2004 beispielsweise

die

stark verrippten

Komponenten

des Staubsaugeroberteiledeckels

der S5-Serie gefertigt

werden. Jahn dazu: "Pro Tag wurden

KOSTEN EFFIZIENZ

"Bis jetzt haben wir mit einigen

dieser Werkzeuge jeweils etwa

zwei Millionen Teile produziert".

Dr. Jürgen Jahn, Miele-Werksleiter in Warendorf

seitdem auf drei Werkzeugen mit solchen

Einsätzen im Durchschnitt 4.000 Teile

produziert. Etwa 880.000 Teile wurden

so pro Jahr gefertigt. Bei bislang rund sieben

aktiven Jahren wurden mit diesen

drei Werkzeugen insgesamt etwa 6 Mio.

Teile produziert. Das bedeutet 2 Mio. Teile

je Werkzeug. Außer der üblichen Wartung

und Prävention ist die Funktion der

konturnahen Kühlung immer noch voll

gewährleistet." Daneben ergeben sich

Vorteile durch Verzugsfreiheit. weniger

EinfallsteIlen und damit auch tendenziell

weniger Ausschuss. Dieser liegt bei nur

noch 3 bis 4 %, was, so Jahn "für ABS-

Hochglanzteile ein ordentlicher Wert ist".

Bleibt noch die Zykluszeitreduktion als

Motiv. Jahn und sein Team in Warendorf

schätzen den Effekt der Zykluszeitreduktion

auf 10 bis 30 % je nach Geometrie

und Komplexität der flächigen 3D-Teile.

Konturnahe Kühlung wird dort eingesetzt,

wo die Kühlung schwach wäre

Die Basis der von Hofmann favorisierten

Lösung zur Herstellung solcher Werkzeugeinsätze

ist die Möglichkeit, mit konturnah

verlaufenden Kühlkanälen. die

ungefähr 2- 3 mm Distanz zur Oberfläche

der Kavität haben, zu kühlen. Dabei werden

in das konventionelle Werkzeug generativ

gefertigte Einsätze genau dort integriert,

wo Materialanhäufungen in der

Geometrie eine Zykluszeit negativ beeinflussen

können. Die Kühlfunktion erfolgt

mit einem spe-

ziellenKühlmedium im geschlossenen

Kreislauf bei etwa

15 "C, Sofern

es sich um Hochglanzoberflä

-

ehen aus ABS bei Miele handelt, werden

auf der Oberseite der Teile weitere Ele-

Langzeiterfahrungen mit konturnah gekühlten Werkzeugeinsätzen

Der Haushaltgerätehersteller Miele verfügt

über mehr als 70 Werkzeuge mit konturnah

gekühlten Werkzeugeinsätzen, die mittels

des LaserCusing-Verfahrens der Hofmann

Innovation-Gruppe hergestellt wurden. Ei-

nige dieser Werkzeuge sind seit sieben Jah-

ren in Einsatz und haben seither rund 2 Mio.

Bauteile hergestellt. Die wesentlichen Er-

fahrungen dabei sind, dass diese Werkzeug-

einsätze auch bei hoher Belastung nicht

schneller abnutzen als das übrige Werk-

www.plastverarbeiter.de

zeug. Die Gefahr des Zusetzens der oft sehr

dünnen Kühlkanäle wird durch ein korrosi-

ongeschütztes Kühlmedium im geschlosse-

nen System gebannt. Miele schätzt den Ef-

fekt der Zykluszeitreduktion durch kontur-

nah gekühlte Werkzeugeinsätze auf 10 bis

30 % je nach Geometrie und Kom-

plexität der flächigen 3D-Teile. Weitere Vor-

teile sind laut Miele weniger Verzug, weni-

ger Einfallsteilen und somit weniger Aus-

schuss.

HOT RUNNER TECHNOLOGY


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Konturnah gekühlter Werkzeugeinsatz zur Herstellung der innen liegenden

Komponente des AB5-5taubsaugergehäusedeckels der 5erie 55.

mente eingesetzt, die auf die Kontur mit

rund 50 "C einwirken. Jahn nennt dies

»Thermische Differenzierung«. "Die

Temperierung an ProblemsteIlen durch

konturnah ausgelegte Kanäle", so Jahn

weiter, "kann dem Teil genau dort die

Wärme entziehen, wo es nötig ist."

Werkzeugeinsätze mit Parallelkühlung

bringen noch höhere Leistung

Abhängig von der Geometrie bietet Hofmann

solche konturnah kühlbaren Einsätze

mit Parallelkühlung oder Oberflächenkühlung

an. Bei einer. Parallelkühlung

beispielsweise wird mehr Kühlmittel

an die Kavität oder die Formteiloberfläche

gebracht, als bei einer einfachen

konturnahen Kühlung mit einem langen

Kühlkanal. Bei einem langen Kühlkanal

nimmt die Kühlleistung kontinuierlich

WAS IST LASERCUSING?

mit der Strecke ab. Weiterhin wird bei der

Parallelkühlungjede Kühlschleife mit frischem

Kühlmedium versorgt, was eine

gezieltere Kühlung zur Folge hat. Ergebnis

ist daher eine dynamische und gleichmäßige

Kühlung. Der gewünschte Effekt

wird dadurch gesteigert - im Sinne der

Teilequalität und der Zykluszeitreduktion.

Funktionssicherheit der Werkzeugeinsätze

wird zweifelsfrei nachgewiesen

Bei Werkzeugentwicklungen von Hofmann

wird die Funktionssicherheit bei

Werkzeugauslieferungen überprüft. Drei

Methoden werden angewandt: Zum einen

eine Strömungssimulation für sehr

komplexe Geometrien, daneben eine

Testsimulation. bei der am fertigen Werkzeug

der Mediendurchfluss überprüft

und gemessen wird. Schließlich eine

Das LaserCusing ist ein generatives Verfahren zur Herstellung individuell

geformter metallischer Bauteile, die auch Hohlräume aufweisen

können. Dazu wird ein feines pulverförmiges Metall durch

einen hochenergetischen Faserlaser lokal aufgeschmolzen. Nach

dem Erkalten verfestigt sich das Material. Die Bauteilkontur wird

durch Ablenkung des Laserstrahis mittels einer Spiegelablenkeinheit

(Scanner) erzeugt. Der Aufbau des Bauteils erfolgt Schicht für

Schicht (mit einer Schichtstärke von 20 bis 50 um) unter Verwendung

von 3D CAD Daten durch Absenkung des Bauraumbodens,

Neuauftrag von Pulver und erneutem Schmelzen.

Die Besonderheit der Anlagen von Concept Laser ist eine stochastische

Ansteuerung der Slice-Segmente (auch .Jslands" genannt), die

sukzessive abgearbeitet werden. Das patentierte Verfahren sorgt

für eine signifikante Reduktion von Spannungen im Bauteil, was ein

verzugarmes Generieren von massiven und großvolumigen Bauteilen

ermöglicht. Für eine einteilige Herstellung steht ein maximaler

Bauraum von 300 x 350 x 300 mm zur Verfügung.

Funktionskontrolle mit Wärmebildern.

Eine Thermokamera gibt dabei Aufschluss,

wie die Temperatur sich verändert

beim Durchfluss des kühlenden

Mediums beziehungsweise eines wärmenden

Mediums. Diese Methoden

wählt der Werkzeugbauer bewusst, um

bei Auslieferung des Werkzeugs die Temperiereffekte

zweifelsfrei nachweisen zu

können. •

KONTAKT

Hofmann Innovation Group, Lichtenfels,

info@hig-ag.de

Miele Kunststoffwerk, Warendorf,

www.miele.de

Concept Laser, Lichtenfels,

www.concept-Iaser.de

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