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Rapid Spritzguss: Formenbau im 3D-Drucker auf der Fakuma

Formen- und Werkzeugbau ist eine langwierige und teure Angelegenheit – dass dies nicht so sein muss, zeigten encee, der Spritzgießautomatenhersteller Dr. Boy und Stratasys auf der Fakuma in Friedrichshafen. Mit Hilfe einer Form aus dem 3D-Drucker wurden live am Messestand Bauteile aus Originalwerkstoffen spritzgegossen.

3D-gedruckte Kavität im Metallhalter - so lassen sich Kleinserien schnell in Originalwerkstoff herstellen (Bild: Encee).
3D-gedruckte Kavität im Metallhalter – so lassen sich Kleinserien schnell in Originalwerkstoff herstellen (Bild: Encee).

Spritzgussformen aus dem 3D-Drucker: Ein extrem präziser Drucker und ein speziell auf den Spritzgussprozess abgestimmtes 3D-Druckmaterial machen es möglich. Statt aus Stahl wurden die Kavitäten auf dem Messestand auf der Fachmesse für Kunststoffverarbeitung in dem speziell für diesen Einsatzzweck entwickelten Werkstoff Rigur gedruckt und in stählernen Wechselhaltern in der Spritzgussmaschine Boy XS montiert.

Der hierbei eingesetzte  3D-Drucker Objet 30 Pro von Stratasys erreicht eine Auflösung von 600dpi in X-/Y-Richtung und 900dpi in der Z-Achse, was extrem saubere und glatte Oberflächen ermöglicht. Das Schwestermodell Objet 30 Prime erreicht sogar 1600dpi in der Z-Achse. Im Gegensatz zu vielen anderen Druckern lassen sich die Erzeugnisse des Objet 30 Pro/Prime damit ohne weitere Nachbearbeitung verwenden.

Der speziell auf den Spritzguss ausgelegte Werkstoff Rigur lässt je nach verwendetem Material – auf der Messe wurden Karabiner aus POM gespritzt – bis zu 700 Schuss in einer Form zu. Wird eine größere Serie benötigt, druckt man einfach eine weitere Form. Bei einer Druckdauer von knapp über zweieinhalb Stunden und Materialkosten um die 30 Euro für die Karabinerform ist das kein großer zeitlicher oder finanzieller Aufwand. Es lassen sich – bei geringerer Lebensdauer – auch glasfaserverstärkte Werkstoffe wie PA6 GF einsetzen, die Rigur-Formen sind bei Temperaturen bis 300 Grad einsetzbar.

Spritzguss in 3D-gedruckten Formen: Schnell zu realen Teilen

Das 3D-Druckverfahren gibt sehr große Freiheit bei der Formgebung und ermöglicht ganz neuartige Techniken, beispielsweise eine der Kontur der Kavität folgende Kühlung, die extrem nahe an der Formoberfläche sitzt und damit schnellere Kühlvorgänge ermöglicht. Auch Schieber und Einsätze lassen sich drucken.

Damit eignet sich die in einer in Kooperation zwischen encee, Dr. Boy und Stratasys entwickelte und von encee vertriebene Lösung ideal für kleine Serien oder Prototypen, bei denen es darauf ankommt, dass deren Materialeigenschaften exakt dem später verwendeten Werkstoff entsprechen.

Die nächste Gelegenheit, den „Formenbau im 3D-Drucker“ live zu erleben, bietet sich vom 17.-20. November 2015 auf der Messe formnext in Frankfurt in Halle 3.1, Stand G80.

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