Bundeswirtschaftsministerium fördert Entwicklung von innovativen Werkzeugkernen

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v.l.n.r. Roland Winkel vom WI:SWF, Projektleiter Prof. Dr. Ulrich Lichius und FH-Mitarbeiter Dominik Schindler | Quelle: Foto: Birgit Geile-Hänßel | Download

Im Kern dreht sich bei dem neuen Forschungsvorhaben alles um Kerne: Es sollen innovative Werkzeugkerne mit kombinierten Werkstoffeigenschaften und direkt integrierten Kühlkanälen zur konturfolgenden, homogenen und wirtschaftlichen Temperierung von Spritzgießwerkzeugen entwickelt werden.

Jeder kennt die Springerleformen für die Weihnachtsbäckerei, mit der der Teig in eine bestimmte Form gebracht wird. Ähnliche Hohlformen werden für die Produktion von Kunststoffformteilen benötigt. Allerdings bestehen diese Spritzgießwerkzeuge aus zwei Werkzeughälften, einer Düsenseite und einer Auswerferseite. Diese bilden gemeinsam den Hohlraum, in den heiße Kunststoffschmelze eingespritzt wird. Die Kunststoffschmelze muss im Werkzeug bis zur Erstarrung heruntergekühlt werden. Dies soll aus wirtschaftlichen Gründen sehr schnell und aus Gründen der Formteilqualität, insbesondere der Oberflächenqualität, sehr gleichmäßig und homogen geschehen. Gekühlt wird mit Wasser, das über entsprechende Bohrungen bzw. Kanäle durch das Werkzeug gepumpt wird. Je näher diese Kanäle an die Kontur der Kunststoffteile herangeführt werden können, umso effektiver kann die Kühlung erfolgen. Die sowohl formgebenden als auch mit Kühlkanälen versehenen Werkzeugeinsätze bzw. -kerne sollen im Sinterprozess hergestellt werden.

"Die Sinterformen, die beim Sinterprozess verloren gehen, können wir mit Hilfe unseres 3 D-Druckers herstellen", erklärt Projektleiter Prof. Dr. Ulrich Lichius, " in diese Form füllen wir ein Metallpulver mit speziellen Eigenschaften, das wir anschließend in einem Ofen sintern, d.h. erhitzen. Wir erhalten so den Werkzeugkern, der anschließend mit einem weiteren Material infiltriert wird. Damit können wir die verschiedenen positiven Eigenschaften der Materialien kombinieren.

Im Rahmen des Forschungsprojektes sollen einerseits verschiedene Metallpulver und Infiltrationsmaterialien untersucht werden. Zum anderen geht es darum, die Kühlung oder Temperierung des Spritzgießwerkzeugs zu optimieren, um eine möglichst oberflächen- und konturnahe Kühlung zu erzielen. Diese soll dafür sorgen, dass das Spritzgießformteil eine bestmögliche Oberfläche erhhält. In zwei Jahren, so hoffen die Projektpartner, entwickeln sie einen innovativen Werkzeugkern aus verschiedensten hybriden Materialien, der eine oberflächennahe und homogene Temperierung von Spritzgießwerkzeugen ermöglicht. "Für die Werkzeugbauunternehmen bedeutet dies verkürzte und vereinfachte Werkzeugkonstruktion und-bau, für Spritzgießunternehmen kürzere Kühlzeiten, eine bessere Oberflächenoptik und geringere Produktionskosten bei Spritzgießprodukten", ist sich Lichius sicher.