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Fraunhofer IWS Dresden präsentiert erstmals hochgenaues Rapid Prototyping für Gussteile - pcPro

01.10.2004


Neues Maschinenkonzept wird erstmals auf der Messe Euromold im Dezember 2004 in Frankfurt / M. vorgestellt - Vorpremiere zum Workshop am 9. und 10.11.2004 im IWS

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Fräsen der Innenkontur innerhalb der patentierten Prozesskette pcpro - Bauteile, gefertigt mittels pcpro

Generierende Fertigungsverfahren zur Herstellung von Prototyp-Bauteilen oder Werkzeugen haben sich in den letzten Jahren einen festen Platz im Entwicklungsprozess erobert. Zahlreiche Verfahren haben Eingang in die industrielle Praxis gefunden oder werden von RP-Dienstleistern angeboten. Im Hinblick auf eine schnelle und kostengünstige Fertigung von Prototypen werden zuweilen hohe Kosten für die Anlagentechnik und den teilweise erheblichen manuellen Aufwand beklagt. Wissenschaftlern aus dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden ist es nun gelungen, durch die Kombination von generierenden und abtragenden Verfahren eine kostengünstige Automatisierungslösung für die Herstellung von Kunststoffprototypen zu erzielen.


Das patentierte Verfahren pcpro ist durch die Kombination der Verfahren Gießen und Fräsen in einer Fräsmaschine gekennzeichnet. Aus den in die Maschine eingelesenen 3D-CAD-Daten des zu fertigenden Bauteiles wird eine Werkzeughälfte abgeleitet und unter Umständen mit Entformungsschrägen versehen. Die entsprechenden Fräsbearbeitungsprogramme werden generiert und schon kann mit dem Fräsen einer Werkzeughälfte begonnen werden. Im Anschluss daran wird in die gefräste Form 2K-Gießharz eingefüllt, in welches nach dem Aushärten die Innenkontur des Bauteiles gefräst wird. Nach dem Entformen des Bauteiles können beliebig viele weitere Bauteile durch Gießen, Aushärten und Fräsen hergestellt werden. Bei Verwendung von mehrteiligen Formen und Schnellgießharzen, die nach etwa 15 Minuten ausgehärtet sind, können mehrere Teile pro Stunde hergestellt werden. Das Fraunhofer IWS hat den Prototyp einer derartigen Kombinationsanlage entwickelt, gefertigt und getestet. Dazu wurden die für den Gießprozess notwendigen Hard- und Softwarekomponenten in eine CNC-Fräsmaschine integriert. Das System ermöglicht eine vollständig automatisierte Fertigung von Bauteilen. Lediglich die Entformung der Bauteile erfolgt zum jetzigen Zeitpunkt noch manuell.

Die neue Prozesskombination bietet zahlreiche Vorteile. So entfällt der aufwändige Prozessschritt der Modellherstellung, da ein physisches Urmodell nicht notwendig ist. Der Aufwand für den Formenbau wird verringert, da nur eine Formhälfte hergestellt wird.
Auch der Aufwand für die 3D-CAD-Datenbearbeitung verringert sich, da Ausformschrägen und Verrundungen für die Innenkontur nicht konstruiert werden müssen. Die 2. Formhälfte existiert nur virtuell in Form der Fräsprogramme. Das bedeutet, sie kann sehr schnell durch Änderungen in der CAD/CAM-Prozesskette modifiziert werden. Die Fertigung der 2. Formhälfte mit Anguss, Steiger, Entlüftung und Formenteilung fällt weg. Somit ist kein großer Erfahrungsschatz als Formenbauer notwendig. Auch bei der Vorbereitung der Gießform und bei der Nachbearbeitung der Teile können Zeit und Kosten eingespart werden.

Durch die Integration des Gießverfahrens in die Fräsmaschine ist die Fertigung der Werkzeughälfte und unmittelbar im Anschluss die Komplettbearbeitung des Bauteiles in einer Aufspannung möglich. Ein Umspannen oder Neuaufspannen zur Nachbearbeitung wird vermieden. Somit entstehen keine Ungenauigkeiten zwischen Innen- und Außenkontur, und es gibt keinen Versatz zwischen unterer und oberer Formhälfte. Auch das Einbringen von Gewinde ist möglich. Da die spanende Bearbeitung nach Aushärtung der Gießmaterialien erfolgt, damit also nach dem Schrumpfen, wird eine wesentlich höhere Genauigkeit der Gussteile erzielt. Somit sind engere Toleranzen herstellbar. Die Dichte der Bauteile genügt höchsten Ansprüchen. Da keine 2. Formhälfte existiert, können Luftblasen frei nach oben entweichen. Dadurch entstehen völlig lunkerfreie Bauteile.

Die Erprobung der Maschine erfolgte an einem Gehäuseteil. Der hohe Automatisierungsgrad ermöglichte eine erhebliche Produktivität bei hoher Flexibilität und Bauteilqualität. Anwendungspotential für die neue Verfahrenskombination wird in allen Bereichen gesehen, wo Kunststoffteile zum Einsatz kommen.

Besuchen Sie uns auf der Messe Euromold vom 1. - 4. Dezember 2004 (Fraunhofer-Gemeinschaftsstand).

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden
01277 Dresden, Winterbergstr. 28
Dr. Anja Techel
Telefon: (0351) 25 83 255
Telefax: (0351) 25 83 300
E-mail: anja.techel@iws.fraunhofer.de

Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Ralf Jäckel
Telefon: (0351) 25 83 444
Telefax: (0351) 25 83 300
E-mail: ralf.jaeckel@iws.fraunhofer.de

Dr. Ralf Jaeckel | idw
Weitere Informationen:
http://www.iws.fraunhofer.de
http://www.iws.fraunhofer.de/workshop/workshop.html .

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