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 .
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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
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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-
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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.
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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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