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Konturnahe Kühlung von Werkzeugen bei Miele ... - Provvido

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ANWENDERBERICHTBild 1: Konturnahe Kühlung schafft kurze Zyklen und weniger Ausschuss: Dr. Jürgen Jahn (Werkleiter Miele) und Stefan Hofmann beimVorserienanlauf in Warendorf (v.l.n.r)Konturnahe Kühlung mitgenerativen WerkzeugeinsätzenHofmann liefert Werkzeugsatz mit generativen Einsätzen für neue Gerätegenerationbei MieleSchönheit bewundert man. Perfektion genießt man. Miele hat man. Nicht umsonst zählen die Haushaltsgeräteaus Westfalen zu den Produkten "Made in Germany", die jedermann kennt. Der Vorserienanlauf einer neuenGerätegeneration im 10. Jahr der Zusammenarbeit waren Grund genug für Stefan Hofmann, von HofmannWerkzeugbau, Lichtenfels, den Werkleiter Dr. Jürgen Jahn in Warendorf zu besuchen. Im Jahr 2012 wirdMiele mit einer neuen Gerätegeneration an den Markt treten. Die zehnjährige Partnerschaft von Miele undHofmann Werkzeugbau hat Tradition durch die konturnahe Kühlung mit generativen Werkzeugeinsätzenauf Basis der LaserCUSING®- Technik von Concept Laser, eigenständiges Unternehmen im Verbund derHofmann Innovation Group.Der Vorserienanlaufeiner neuenGerätegenerationbei Miele,Hofmann lieferte 3 Werkzeuge mitkonturnaher Kühlung, gab Gelegenheitdie bisherigen Ergebnisseund Erfahrungen bei Miele zubewerten. Überwiegend für Hochglanzteileaus ABS ("high glossy"-Effekt) verfügen die Warendorferüber rund 70 Werkzeuge,LaserCUSING®-Einsätzenstattet sind. Auch bei den neuenWerkzeugen setzte Miele wiederdie mitausge-Werkzeugeinsätze mit konturnaherKühlung zur effektiven ZykluszeitundAusschussreduktion.Kühlen nahe an derKunststoftseeleBasis, der von Hofmann favorisiertenLösung, ist die Möglichkeit,durch konturnahe Kühlkanäle mitca. 2 - 3 mm Distanz an die Oberflächeder Kavität zu kühlen. Dabeiwerden in das konventionelleWerkzeug generativ gefertigteEinsätze genau dort integriert, woMaterialanhäufungen in der Geometrieeine Zykluszeit negativ beeinflussenkönnen. Die Kühlfunktionerfolgt mit einem speziellenKühlmediumim geschlossenenKreislauf bei ca. 15°C.Sofern esDER STAHLFORMENBAUER 4/2011 www.fachverlag-moeller.de


ANWENDERBERICHTsich um Hochglanzoberflächenaus ABS bei Miele handelt, werdenauf der Oberseite der Teileweitere Elemente eingesetzt, dieauf die Kontur mit rund 50°C einwirken.Dr. Jahn nennt dies "ThermischeDifferenzierung"."Die Temperierung an Problemstellendurch konturnah ausgelegteKanäle", so Jürgen Jahn,"kann dem Teil genau dort dieWärme entziehen, wo es nötig ist."ParallelkühlungLeistungfür höhereEinsätze mit Parallel kühlungteiledeckelsAbhängig von der Geometriebietet Hofmann LaserCUSING®-oder Oberflächenkühlung an. Beieiner Parallelkühlung beispielsweisewird mehr Kühlmittel andie Kavität oder die Formteiloberflächegebracht, als bei einereinfachen konturnahen Kühlungmit einem langen Kühlkanal. Beieinem langen Kühlkanal nimmt dieKühlleistung kontinuierlich mit derStrecke ab. Weiterhin wird bei derParallelkühlung jede Kühlschleifemit frischem Kühlmedium versorgt,was eine gezieltere Kühlungzur Folge hat. Ergebnis ist dahereine dynamischeund gleichmäßigeKühlung. Der gewünschteEffekt wird dadurch gesteigert -im Sinne der TeilequalitätZykluszeitreduktion.Aktive Qualitätssicherungund derBei Werkzeugentwicklungen vonHofmann wird die Funktionssicherheitbei Werkzeugauslieferungenauch überprüft. DreiMethodenwerden angewandt:Zum einen eine Strömungssimulationfür sehr komplexe Geometrien,daneben eine Testsimulation,bei der am fertigen Werkzeug derMediendurchfluss überprüft undgemessen wird. Schließlich eineFunktionskontrolle mit Wärmebildern.Eine Thermokamera gibtdabei Aufschluss, wie die Temperatursich verändert beim Durchflussdes kühlendenbzw. eines wärmendenMediumsMediums.Diese Methoden wählt Hofmannbewusst, um bei Auslieferung desWerkzeugs die Temperiereffektezweifelsfrei nachweisen zu können.Verschleißfreibei günstigenDen 10-jährigen- lange LaufzeitStückkostenEinsatz dieserTechnik bei Miele nutze Dr. JürgenJahn zu einem Resümee derLangzeiterfahrungen. Auf denersten Blick könnte man vermuten,dass sich das Material desLaserCUSING®-Einsatzes beihohen Werkzeug belastungenschneller abnutzt. Dies ist allerdingsin der Praxis nicht der Fall,da bei dem Metall-Laserschmelzprozessder Einsatz nahezu idealeMaterialeigenschaften erhält. Auchdas Zusetzen der oft sehr dünnenKanalquerschnitte ist nichterkennbar,nach Aussage von Dr.Jahn: "Ein spezielles, korrosionsgeschütztesKühlmedium zirkuliertdazu im geschlossenen System -wir nennen das geimpftes Wasser- so dass auch nach vielen Jahrendie Kühlleistung erhalten bleibt."Beispiele sind "Lang läufer" unterden Werkzeugen bei Miele, mitdenen seit Herbst 2004 beispielsweisedie stark verrippten Komponentendes Staubsaugerober-der S5-Serie gefertigtLaserCUSING®Quelle Concept Laser GmbHBild 2 a-b:Dauerläufer mit 2 Mio. Schuss je Werkzeug:Innen liegende Komponente desStaubsaugergehäusedeckels aus ABSder Serie S5 mit integrierter konturnaherKühlungDER STAHLFORMENBAUER 4/2011www.fachverlag-moeller.de


ANWENDERBERICHTEckpunkte konturnaheTemperierung:• Basis: Temperaturmedium im geschlossenenSystem mit Korrosionsinhibitor• Integration von Werkzeugeinsätzenmit konturnahen Temperierkanälen,gebaut auf LaserCUSING@-Anlagenvon Concept Laser• Optionale Wärmeabfuhr und -zufuhr• Konturnahe Distanz zur Kavität beica. 2 - 3 mm• Weniger Verzug, EinfallsteIlen undAusschuss• Zykluszeitreduktion von 10 bis 30 %werden.Dr. Jürgen Jahn dazu:"Pro Tag wurden seitdem auf 3Werkzeugen mit LaserCUSING®-Einsätzen im Durchschnitt 4.000Teile produziert. Ca. 880.000 Teilewurden pro Jahr gefertigt. Bei bislangrund 7 aktiven Jahren wurdenmit den 3 Werkzeugeninsgesamtca. 6 Mio. Teile produziert. Dasbedeutet 2 Mio. Teile je Werkzeug.Außer der üblichen Wartungund Prävention ist die Funktionder konturnahen Kühlung immernoch voll gewährleistet." Danebenergeben sich Vorteile durchVerzugsfreiheit, weniger EinfallsteIlenund damit auch tendenziellweniger Ausschuss. Dieser liegtbei nur noch 3 - 4 %, was, so Dr.Jahn, "... für ABS-Hochglanzteileein ordentlicher Wert ist". Bleibtnoch die Zykluszeitreduktion alsMotiv. Dr. Jahn und sein Team inWarendorf schätzen den Effekt derZykluszeitreduktion auf.1 0 - 30 %je nach Geometrie und Komplexität.Bild 3 (oben):Darstellung der Parallelkühlung imWerkzeug (Blenden ring einer Waschmaschinentür)Bild 4 (mitte):Mitarbeiter der Waschmaschinentüren-Produktion mit dem Waschmaschinentürmodul:In-Lining-Fertigung der Wendeplattentechnik-Spritzgießtechnikbei Mielemit konturnaher Kühlung der WerkzeugeBild 5 (unten):Konturnahe Kühlung einer neuen Geräteserie(Werkbilder: Hofmann InnovationGmbH, Lichtenfels)DER STAHLFORMENBAUER 4/2011www.fachverlag-moeller.de

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