Werkzeug - Topologieoptimiert

Die Ausgangslage - Konventionelles Werkzeug für den Kunststoffspritzguss
Das bestehende Werkzeug aus Formeinsätzen, Formplatten, Aufspannplatten und Normteilen misst 125 x 125 x 130 mm und wiegt etwa 60 kg. Ziel war, den Spritzgussprozess zu optimieren, die Zykluszeit zu verkürzen und die Komplexität der Baugruppe zu reduzieren. Dank additiver Fertigung konnte das Werkzeug neu gestaltet und die Topologie an Lasten und Anforderungen angepasst werden. Das Ergebnis: eine kleinere, leichtere Form mit integrierter konturnaher Kühlung.

Die Herausforderung - Funktionalität erhalten
Bei der Topologieoptimierung mussten funktionale Flächen wie Passgenauigkeit der Hälften, Position des Auswerfers und Maschinenanschlüsse erhalten bleiben. Außerdem war die spätere Aufspannung für CNC-Nacharbeit zu beachten. Der Bauteilverzug beim Metall-3D-Druck stellte eine weitere Herausforderung dar. Optimale Bauteilausrichtung, Support-Design und Prozesssimulationen halfen, Verzug frühzeitig zu erkennen und Ausschuss zu vermeiden. Das „first time right“-Prinzip ist hier zentral.

Die Vorgehensweise - End-to-end Prozess mit Siemens NX
Vom Redesign, Materialauswahl und Integration der Kühlung über FEM- und Kühlsimulation bis zu Datenaufbereitung, Drucksimulation, 3D-Druck, Finishing und CNC-Nachbearbeitung wurde der Prozess digital und effizient abgebildet. Die Qualitätssicherung erfolgte optisch und taktil. Anschließend wurde das Werkzeug erfolgreich in der Produktion eingesetzt.

Das Ergebnis - Ein Schritt zum Formenbau der Zukunft
Das neue 3D-gedruckte Werkzeug hat kleinere Abmessungen und reduzierte Masse um fast 50 %. Das geringere Gewicht erleichtert Montage und reduziert Maschinenkräfte. Durch die konturnahe Kühlung sank die Zykluszeit um 30 % bei unveränderter Bauteilqualität.