Rapid Manufacturing durch 3D KeltoolTM möglich

Rapid Manufacturing durch 3D Keltool TM möglich
Vom CAD-Model zum Produkt in weniger als zwei Wochen
Es ist ein maßgeblicher Konkurrenz für jedes Unternehmen, schnell
und kostengünstig Ergebnisse in der Produktentwicklung vorweisen
zu können. Mit der Entwicklung der Stereolithographie vor 10 Jahren
hat 3D Systems wesentlich dazu beigetragen. daß man
verhältnismäßig schnell zu einem dreidimensionalen Abbild des
Produktes für die Optimierungs- und Analyseprozesse kam. Zum
Beginn des Jahres 1996 hat man mit dem Concept Modelling ein
Werkzeug für die schnelle Entwurfsumsetzung in der Designphase
vorgestellt.
Schnell und kostengünstig Ergebnisse erzielen zu können, ist ein
maßgeblicher Konkurrenzvorteil für jeden Hersteller.
Deshalb hat 3D Systems, Darmstadt, mit dem Erwerb von Keltool
Technology, eine Technologie in seine Produktpalette eingebunden,
die ganzheitlich die Vorteile des Rapid Product Developments
unterstützen. Mit dem Verfahren, Stahlwerkzeuge auf Basis des
patentierten Stereolithographie-Systems herzustellen, bietet 3D
Systems nun eine durchgängige Lösung: Von der Idee bis zum
Serienwerkzeug.
Die 3D Keltool TM Technologie ist ein Prozeß, der auf der Replikation
eines ‘masters’, in flüssigem, pulverisiertem Stahl, basiert. Mit
Nutzung der Geschwindigkeit und Genauigkeit des ACES TM SL-
Masters (Accurate Clear Epoxy Solid) lassen sich effiziente
Sintermetallabgüsse für Kern und Hohlräume herstellen. Das
garantiert für das Tooling, eine wirtschaftliche und qualitativ
hochwertige Herstellung von Metallwerkzeugen. Im einzelnen ist eine
Genauigkeit bis zu +/- .001 inch/inch möglich. Die Aushärtung beträgt
bis zu 50 R c (Rockwell). Die fertigen Formeinsätze können aber in
allen gewünschten Materialien und in variablen Mengen hergestellt
werden.
Dieser schnelle Entwicklungsprozeß, der alle Vorteile der STL-
Technik beinhaltet, erfüllt die Bedürfnisse der STL-Dienstleister, der
Kunststofformenbauer und der Werkzeug- und Formenbauer.

Natürliche Ausdehnung der Stereolithographie
Das Soft Tooling deckt mit dem RTV den Bedarf an Polymär-Teilen
nur in kleiner Anzahl ab. Dann gibt es das AIM, oder Variationen
davon, die als Bridge Tooling dienen. Damit werden die, im
Spritzgußverfahren hergestellten Prototypen, am Ende als
Kunststoffteile genutzt. Und bald kann man per ‘Direct AIM’ oder SL
Composite Tooling eine begrenzte Anzahl dieser ‘short run’ Teile
produzieren. Aber keine dieser Anwendungen kann die Nachfrage der
Massenproduktion befriedigen.
Hier kommt nun die 3D Keltool TM Technologie ins Spiel: denn diese
neue Anwendung im ‘Rapid Hard Tooling’ ist der Wegbereiter zur
Massenproduktion.
Der 3D Keltool TM Prozeß sieht folgerndermaßen aus: Der für den
Keltool Prozeß gefertigte ‘master’ kann entweder in eine ‘negative’
oder in eine ‘positive’ Form gebracht werden. Bei dem positiven
Geometriemaster hat man den Vorteil, daß die Sand- und
Polierarbeiten wesentlich einfacher zu handhaben sind. Diese, auch
‘Reverse Generation’ genannten, ACES-Positiv-Teile sehen schon
fast wie die fertige Spritzgußform aus, wenn man die Schrumpfung
und die Materialeigenschaften berücksichtigt.
Auch die negativen ACES Geometriemaster-Objekte, bekannt als
‘Same Generation’, sehen fast wie die fertigen Kern- und
Hohlraumabgüsse aus, wenn die Schrumpfung und die
Materialeigenschaften berücksichtigt werden.
Also gibt es zwei unterschiedliche Wege, um den 3D Keltool TM
Prozeß zu nutzen:
I.) Das angefertigte ‘Reverse Generation SL’ wird durch den 3D
Keltool TM Prozeß in einer speziellen ‘Master-in-a-box’ geformt. Mit
‘de-gassed’ Silikon wird nun diese Box ausgefüllt und nach der
Verhärtung bricht man den positiven ACES master und den RTV raus.
Nun hat man eine vorläufige RTV-negativ-Geometrieform. Für diesen
‘Reverse Generation’ Weg gibt es allerdings auch noch einen ‘extra’
Schritt, d. h. es wird eine ‘RTV-positive-box’ für die fertige Silikonform
gebaut. Und hier, an diesem Punkt der Entwicklung, existiert ein
tatsächliches Duplikat des original ACES SL ‘Positive Master’, mit der
Ausnahme, das es in einer ‘RTV-positive-in-a-box’ geformt ist. Dieser
sogenannte ‘extra’ Schritt ist für den Keltool Prozeß sehr wichtig, da

er auf dem Gebrauch einer exakten RTV-Form basiert und diese
wiederum Basis für den gesamten Arbeitsvorgang ist.
II.) Um nun weiter mit der Keltool Metallform in einer negativen
Geometrie arbeiten zu können, muß vorher die ‘RTV-positive-in-abox’
angefertigt sein. In diese wird dann eine patentierte Mischung
aus Metallteilen und Bindematerial eingegossen. Nach der
Aushärtung erhalten wir eine geometrische Form, genannt ‘Green
Part’, die schon so wiederstandsfähig ist, daß sie für ein normales
Handling zu nutzen ist. Jetzt wird das ‘Green Part’ aus der ‘RTVpositve-in-a-box’
herausgelöst und bei sehr hoher Temperatur in
flüssiges Material verändert, wobei das Bindemittel vollkommen
verbrennt. Was bleibt ist ein Material bestehend aus über 70 Prozent
Stahl, durchwoben mit Kupfer und 30 % Hohlraum. Das Endresultat
ist eine Form, die 100 Prozent mangelfrei und strapazierbar ist.
Mit der 3D Keltool TM Technologie kann der Anwender heute mehr als
10 Millionen Einspritzteile aus reinem Kunststoff von nur einem
einzigen Keltooleinsatz produzieren. Bei den Glasfaserteilen wurden
bis jetzt 500.000 bis 1 Millionen Teile pro Werkzeug erzielt.
Massenproduktion im Rapid Prototyping ist in Zukunft nicht mehr
Vision.