Der Fertigungsprozess zur Oberflächenstrukturierung ist bis zu 80% schneller als die herkömmliche Ätztechnik und kostet dabei rund 70% 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.

HSC-Maschine als Grundkörper

Den Grundträger für die Fertigungszelle 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 dazu 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.

Optimierte Weiterentwicklung in CAx-Umfeld integriert

Die Fertigungszelle „F Laser 3D 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 – HSC_Maschine 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.

Holger Mescheder ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen.

Fraunhofer IPT auf der Euromold 2008: Halle 8.0, Stand M122/L113