additive 1.2019

Promotion
mav Innovationsforum 2019
Unterschiedliche
Metalle verbinden
Eine der herausragenden Stärken
des MPA-Verfahrens ist die Möglichkeit,
unterschiedliche Materialien
in einem Bauteil zu kombinieren.
Neben diversen Stählen, Eisen
und Kupfer steht dabei auch ein
wasserlösliches Füllmaterial zur
Herstellung von Kanälen und anderen
Kavitäten zur Verfügung.
Im Werkzeug- und Formenbau
kann man die Materialkombinationen
beispielsweise zur Kühlung
bzw. Temperierung von Funktionsflächen
einsetzen. So bietet die Integration
von Kupferelementen in
einem Werkzeugstahlkörper die
Möglichkeit einer stark verbesserten
Wärmeleitung im Bauteil.
Zur Herstellung eines solchen
Werkzeugs beginnt man mit einem
passenden Halbzeug aus Stahl, in
das man die Geometrien der einzubettenden
Kupferelemente fräst
(Bild 2).
Diese werden dann durch Auftrag
von Kupferpulver über die Düse
gefüllt. Überschüssiges und über
die Kupfergeometrie hinaus auf -
getragenes Material wird durch
anschließendes Überfräsen der
Oberfläche entfernt. Auf das so
präparierte Bauteil wird dann die
Deckschicht aus Stahl aufgetragen
und das zuvor aufgetragene Kupfer
wird eingeschlossen. Um der
unterschiedlichen Wärmeausdehnung
der beiden Materialien Rechnung
zu tragen, muss während
des Fertigungsprozesses ein exakter
Temperaturverlauf eingehalten
werden. In der anschließenden
Wärmebehandlung wird der Stahl
auf seine gewünschte Zielhärte gebracht.
Nun können die finalen Konturen
in das Bauteil gefräst werden. Analog
zur Kupfer-Stahl-Kombination
können auch Bauteile mit konturnahem
Kühlkanal gefertigt werden.
Anstelle des Kupfers wird
dann ein wasserlösliches Füllmaterial
verwendet, das ebenfalls mit
der MPA-Auftragseinheit in die
Kanalgeometrie gespritzt wird.
Nach Fertigstellung des Bauteils
kann der Kühlkanal angebohrt
und das Füllmaterial herausgelöst
werden.
Bild 3: Wärme -
leitung durch die
Kombination von
Kupferelementen mit
einem Kühlkanal.
Bild: Hermle
Bild: Hermle
Bild 2: Fertigungsstadien
einer Vorkammerbuchse
aus
Werkzeugstahl
mit integrierten
Kupferelementen.
Kombination
der Wärmeleiter
Die beiden Wärmeleiter – Kupferelemente
und Kanäle – können
auch kombiniert werden, um zum
Beispiel Wärme aus geometrischen
Engstellen im Bauteil über Kupferelemente
zum Kanal hinzuführen
und über die Kühlflüssigkeit dann
aus dem Bauteil zu bringen (Bild
3). Der Fertigungsprozess beinhaltet
dann drei additiv aufzutragende
Materialien und ist dementsprechend
komplexer.
Die Vorteile solcher Multimaterial-Bauteile
konnten bereits in zahlreichen
Kundenprojekten unter
Beweis gestellt werden, seien es gekühlte
Vorkammer- oder Angussbuchsen
für den Kunststoff-Spritzguss,
große Werkzeuge mit konturnaher
Kühlung zur Blechumformung,
heizbare Einsätze im Anlagenbau
oder Aluminium-Kupfer-
Bauteile für Raumfahrtprojekte.
Diese Erfahrung treibt uns an, die
vielfältigen Möglichkeiten der additiven
Fertigung mit der MPA-
Technologie weiter auszuloten. ■
Hermle Maschinenbau GmbH
www.hermle-generativ-fertigen.de
additive März 2019 75