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Fraunhofer IPT

Präzisionsformenbau erfährt Rückenwind durch neue Hartmetall-Fräswerkzeuge

| Redakteur: Peter Königsreuther

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(Bild: Fraunhofer IPT)

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Bei der Herstellung filigraner Bauteile oder Konturen an denselben kommt es vor allem darauf an, dass die Kavitäten präzise in die formgebenden Bestandteile eines Spritzgießwerkzeugs eingebracht werden können. Damit das noch besser klappt, forschen Experten im KMU-innovativ-Projekt „Procarbimill“ an neuen Lösungen mit Hartmetall-Werkzeugen.

Im Präzisionsformenbau würden viele Hersteller, wie es heißt, gerne häufiger hoch harte Werkstoffe wie Hartmetalle einsetzen, um die Verschleißfestigkeit ihrer Werkzeuge zu verbessern. Jedoch ließen sich speziell die Hartmetalle im gesinterten Zustand nur schwer zerspanen. Eines der Ziele im Forschungsprojekt „Procarbimill“ war es deshalb, die Leistungsfähigkeit der Frästechnologien für die Herstellung von Formwerkzeugen aus Hartmetallen zu verbessern und damit unproduktivere, weniger flexible Verfahren wie etwa die Funkenerosion oder das Schleifen damit zu ersetzen, beschreiben die Beteiligten.

Viele Fräswerkzeuge „schwächeln“ bei besonders harten Werkstoffen

Bei der Bearbeitung von hoch harten Werkstoffen wie Hartmetallen stoßen konventionelle Fräsprozesse schnell an ihre technologischen Grenzen. Dann kommen alternative, deutlich unproduktivere Verfahren zum Einsatz, wie die Funkenerosion (EDM) oder das Schleifen. Die Ursache dafür, dass Fräsprozesse hier nicht die gewünschten Ergebnisse erzielen, liegt in erster Linie in der geringen Leistungsfähigkeit der Fräswerkzeuge und nicht-angepassten Fräsprozessen.

Im KMU-innovativ-Projekt „Procarbimill“ untersuchte das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen deshalb zusammen mit seinen drei Industriepartnern Camaix, MPK Special Tools und Zecha -Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH neue Fräswerkzeuge und Prozessführungsstrategien für das Fräsen von Hartmetallen.

Werkzeug- und Prozess an die Grenze des technisch machbaren getrieben

Ein zentrales Ziel war es, die gesamte Prozesskette für die Herstellung von Formwerkzeugen aus Hartmetall zu verkürzen. Für die Werkzeugtechnologien bedeutete das, das gesamte thermomechanische Belastungskollektiv sowie die Spanbildungsmechanismen beim Fräsen detailliert zu untersuchen. Außerdem bestimmten die Partner den Einfluss der Schneidengeometrie auf das Ergebnis des Fräsprozesses und sammelten dabei umfassende Daten über die Auslegung geeigneter Fräswerkzeuge.

Bei der dazugehörigen Prozessentwicklung kam es den Projektpartnern vor allem auf eine möglichst sanfte und gleichbleibende Prozessführungsstrategie an, um wirtschaftliche Werkzeugstandzeiten und reproduzierbare Qualität der Bauteiloberflächen zu erzielen. Das erarbeitete Prozesswissen hielt Einzug in ein speziell entwickeltes, standardisiertes CAM-Modul, das nun die Projektergebnisse für den industriellen Einsatz nutzbar macht.

Verschiedene Expertisen treiben das Vorhaben voran

Als Endanwender der Frästechnologie stellte das Unternehmen MPK Special Tools ein Beispielbauteil zur Verfügung, das die charakteristische geometrische Eigenschaften eines Hartmetall-Formwerkzeugs repräsentierte. Zecha brachte als Werkzeughersteller seine Expertise in der Fertigung von Vollhartmetallfräswerkzeugen in das Projekt ein. Das Fraunhofer IPT führte mit den bereitgestellten Werkzeugen und Bauteilen systematische Zerspanungstests an einem Analogieprüfstand durch. Die gewonnenen Informationen wurden dann durch den Softwarehersteller Camaix in einer Datenbank gespeichert und schließlich mit einer speziell entwickelten grafischen Benutzeroberfläche für die Prozessauslegung bereitgestellt.

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