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Rapid Tooling

Generative Fertigung von Spritzgusswerkzeugen aus Duroplast

Dr. Kerstin Gläser
Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.

Rapid-Prototyping basierend auf generativen Verfahren zeichnen sich durch einen geringen Initialaufwand, eine hohe Flexibilität und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung kleiner Losgrößen aus. In kurzer Zeit und mit verhältnismäßig geringem Kostenaufwand lassen sich Ansichts- und Funktionsmodelle oder erste Muster für die Erprobung gestalten. Die Anfangskosten beim Aufbau von MIDs werden vor allem durch die Herstellung des Spritzgusswerkzeugs verursacht. An dieser Stelle setzen Verfahren zum Rapid Prototyping von MIDs an. Hahn-Schickard verwendet für das Rapid Prototyping von MIDs zwei Prozesse. Zum einen lässt sich der MID-Grundkörper direkt mittels additiver Verfahren aus Kunststoff aufbauen und der andere Weg führt indirekt über das Rapid Tooling des Spritzgusswerkzeugeinsatzes. Im indirekten Verfahren lassen sich Einsätze für ein Spritzgusswerkzeug generativ aufbauen und in ein Stammwerkzeug integrieren (Rapid Tooling). Druckbare Kunststoffe mit erhöhter Temperaturbeständigkeit ermöglichen die Herstellung von Werkzeugeinsätzen, mit denen auch Hochleistungsthermoplaste wie LCP im Spritzgießverfahren verarbeitbar sind.

Der Spritzgusswerkzeugeinsatz lässt sich auf Basis der CAD-Daten des anzufertigen Bauteils mittels additiver Verfahren aus Kunststoff aufbauen. Dazu empfiehlt sich das Digital Light Processing (DLP) mit gefüllten, temperaturstabilen Materialien. Ein modularer Werkzeugaufbau macht das Design flexibel. Zum Spritzgießen mit den additiv gefertigten Einsätzen können die in der MID-Technik verwendeten Hochtemperatur-Thermoplaste verarbeitet werden, zum Beispiel LCP. Die Bauteile bestehen somit aus demselben Werkstoff wie das spätere Serienteil. Je nach Thermoplast und Bauteilgeometrie werden Standzeiten der additiv gefertigten Werkzeugeinsätze von etwa zehn bis zu mehreren Hundert Bauteilen erreicht. Die aus laseraktivierbaren Thermoplasten spritzgegossenen Bauteile lassen sich wie gewohnt mithilfe des LPKF-LDS-(Laserdirektstrukturierung)-Prozesses strukturieren. Der Vorteil dieses Verfahrens ist vor allem, dass das MID-Bauteil im Originalwerkstoff vorliegt. Bezüglich Zuverlässigkeit bieten MID-Bauteile aus Rapid Tooling Prozessen großes Potenzial um mit konventionell aus Stahleinsätzen angefertigten MID-Bauteilen konkurrieren zu können.

Anwendungsmöglichkeiten

  • Zuverlässigkeit an derart aufgebauten Bauteilen zeigt sich, dass Anwendungen für das Rapid Manufacturing möglich sind.

  • Angepasste Werkezugeinsätze für kleine Losgrößen mit individuellen Temperierkanälen.

  • Ersatzteil- und Werkzeugfertigung direkt vor Ort

Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.

Hahn-Schickard steht für industrienahe, anwendungsorientierte Forschung, Entwicklung und Fertigung in der Mikrosystemtechnik. Über 200 Mitarbeiter entwickeln in Stuttgart, Villingen-Schwenningen und Freiburg Lösungen in der Mikrosystemtechnik – von der ersten Idee bis hin zur Produktion. Wir sind regional verwurzelt und zugleich global gefragter Partner: In vertrauensvoller Zusammenarbeit mit der Industrie realisieren wir innovative Produkte und Technologien in den Bereichen Sensorik und Aktorik, Systemintegration, Cyber-physische Systeme, Kommunikationstechnik, Softwareentwicklung, Lab-on-a-Chip und Analytik, Mikroelektronik, Aufbau- und Verbindungstechnik, Mikromontage und Zuverlässigkeit.

Ihr Ansprechpartner
Dr. Kerstin Gläser
Gruppenleiterin Drucktechnik

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