EuroMold 2008: Laserstrukturieren – Aus der Forschung in die Anwendung

Mit der modular aufgebauten Fertigungszelle in einer 5-Achs-HSC-Maschine lassen sich großflächige Mikrostrukturen für Anwendungen im Werkzeugbau, der Luft- und Raumfahrt aber auch für Chemie, Biologie und Medizintechnik ohne Nachbearbeitung herstellen.

Der Fertigungsprozess zur Oberflächenstrukturierung ist bis zu 80 Prozent schneller als die herkömmliche Ätztechnik und kostet dabei rund 70 Prozent weniger. Mit dem neuen Lasermodul lassen sich beispielsweise Entlüftungsstrukturen in Abformwerkzeugen, aber auch tribologische oder Designstrukturen auf dreidimensionalen Oberflächen verzerrungsfrei abbilden.

Freudenberg setzt bei der Weiterentwicklung der 5-Achs-Laserstrahlabtraganlage auf einen funktionsfähigen Prototypen, den das Fraunhofer IPT zusammen mit neun Partnern im BMWA-geförderten InnoNet-Projekt „FlexOStruk“ entwickelt hat.

Prototyp: „FlexOStruk“-Maschine
Den Grundträger für die FlexOStruk-Fertigungszelle des Fraunhofer IPT bildet eine konventionelle 5-Achs-HSC-Maschine, die mit einem Lasermodul, einer speziellen Steuerungserweiterung und einer durchgängigen CAD/CAM-Kopplung ausgestattet wurde. Bereits der Prototyp erzielt eine hohe Fertigungsqualität und verfügt über ein sehr leistungsfähiges CAM-System. Die eigens dafür entwickelte Prozesskette beginnt mit dem Strukturdesign: Sowohl CAD als auch messtechnisch erfasste Referenzstrukturen lassen sich damit abbilden. Die Daten werden dafür so verarbeitet und aufbereitet, dass sie konturnah und verzerrungsfrei auf die gewünschten Oberflächen übertragen werden können. Zur Programmierung dient ein handelsübliches CAM-System, die Daten werden im ISO-NC-Code verarbeitet. Die eigens für das System entwickelte Steuerungserweiterung gewährleistet eine automatisierte, nacharbeitungsfreie Strukturherstellung auf der Basis des 3D-Laserstrahlstrukturierens.
Weiterentwicklung: „F Laser3D 600nano automatic“
Die Fertigungszelle „F Laser3D 600nano automatic“ ist eine Weiterentwicklung des „FlexOStruk“-Prototypen. Ziel ist es, ein anwenderfreundliches Gesamtsystem bereitzustellen, das in das CAx-Umfeld der Freundenberg Anlagen- und Werkzeugtechnik GmbH integriert und für ihre Zielanwendungen optimiert ist. Hier gilt es besonders die Bearbeitung von Freiformoberflächen weiter zu verbessern, um Kunden des Werkzeugbaus eine kompakte und robuste Serienmaschine zur Verfügung zu stellen, die alle neueren technologischen Entwicklungen berücksichtigt. Der modulare Aufbau von CAx-Modul, Maschinenbasis – einer Mikron HSM 600U – und dem Lasermodul gewährleistet, dass sich das Gesamtsystem schnell an neue Anforderungen anpassen lässt und erweiterungsfähig bleibt. Ab dem 1. Quartal 2009 soll die Anlage für die Vermarktung bereitstehen.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Holger Mescheder
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Steinbachstr. 17
52074 Aachen
Telefon +49 241 8904-126
Fax +49 2418904-6126
holger.mescheder@ipt.fraunhofer.de
Dr.-Ing. Mario Kordt
Freundenberg Anlagen- und Werkzeugtechnik GmbH
Dr.-Werner-Freyberg-Str. 7
69514 Laudenbach
Telefon +49 6201 80-6125
Fax +49 6201 88-6125
mario.kordt@faw-freudenberg.de