EuroMold 2006: Laserstrukturieren von Freiformoberflächen

In diesem Projekt entwickelt das Fraunhofer IPT gemeinsam mit neun industriellen Partnern eine durchgängige Prozesskette für die flexiblere und schnellere Herstellung von Designstrukturen in Werkzeugoberflächen. Zum Einsatz kommt das konturnahe 3D-Laserstrahlabtragen, mit dem sich die Strukturen in Kunststoffoberflächen einbringen lassen. Anwendungen für solche strukturierten Oberflächen finden sich beispielsweise bei Automobil-Innenverkleidungen, wo aus Kostengründen Leder durch Kunststoffmaterialien mit angenehmer Haptik und Optik imitiert wird.

Schnellere und flexiblere Oberflächengestaltung

So genannte „Offline-Verfahren“ zur Oberflächenveredlung, bei denen das Design erst nach der Formgebung aufgebracht wird, sind sehr zeitintensiv und kostspielig. Günstiger ist es daher, Designstrukturen direkt in das Spritzgießwerkzeug zu integrieren. Bei der Herstellung der strukturierten Werkzeugoberflächen entscheidet die Wahl der richtigen Prozesskette über die Leistungsfähigkeit der Abformung und die Strukturflexibilität. Verfahren wie das Erodieren, Galvanoformen und Ätzen eignen sich jedoch nur bedingt für die individuelle Gestaltung der Designstrukturen. Gefragt sind neue Prozessketten, die den wachsenden Anforderungen des Werkzeug- und Formenbaus und der Designabteilung gerecht werden.

Individuelles Design von Oberflächenstrukturen

Komplexe Oberflächenstrukturen werden heute entweder dreidimensional entworfen oder mit optischer Messtechnik von einem Muster eingelesen. Mit einer speziellen Software lassen sich solche Strukturen in genau definierter Form auf das Bauteil aufbringen und anpassen. So kann der Designer schon bei der Konzeption auf besondere Bauteilanforderungen reagieren und stärker als bisher Einfluss auf die Oberflächengestaltung nehmen.

Anlage und Software für die Bearbeitung

Das Fraunhofer IPT hat zu anschließenden Bearbeitung der Freiformoberflächen eine eigene Anlage für das Laserstrahlstrukturieren aufgebaut. Die Wege für die Bewegungsführung des Laserstrahls generiert dabei ein konventionelles CAM-System im ISO-NC-Code. Die Software „NCProfiler“, die das Fraunhofer IPT zu diesem Zweck entwickelt hat, steuert die Anlage und den Laserprozess automatisiert. Eine Technologie- und Prozessdatenbank umfasst alle erforderlichen Prozessdaten und erlaubt so eine werkstattorientierte Bearbeitung. Der Laserstrahl bringt die Struktur direkt durch Sublimation in das Werkzeug ein. Die Werkzeuge lassen sich mit diesem Verfahren beliebig oft reproduzieren. Anhand von Testbauteilen hat das Fraunhofer IPT die Leistungsfähigkeit der Prozesskette bereits demonstriert.

Ihr Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Mario Kordt
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT
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