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Additive Herstellverfahren erzeugen leistungsfähigere Fräser und Bohrer

Aus Ideen wachsen Werkzeuge

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Mit dem 3D-Druck ist die Komet Group in neue Dimensionen der Werkzeugauslegung und -produktion vorgestoßen. Die additive Fertigung per Laserschmelzen erlaubt die Herstellung fast beliebiger Geometrien, wodurch sich die Produktivität vieler Werkzeuge deutlich steigern lässt.

Kundenanforderungen verstehen, maßgeschneiderte Problemlösungen erarbeiten und innerhalb kürzester Zeit Produkte entwickeln, die höchsten Qualitätsansprüchen gerecht werden – das hat sich die Komet Group auf die Fahnen geschrieben. Das Besigheimer Unternehmen verfolgt dementsprechend das Ziel, jedes Jahr neue Werkzeuglösungen auf den Markt zu bringen, die dem Anwender einen Mehrwert bieten.

Seit 2015 eröffnen sich dem Werkzeughersteller diesbezüglich völlig neue Perspektiven. Verantwortlich dafür ist der 3D-Druck in Form des Laserschmelzens von Metallpulver. Allein die Möglichkeit, die Werkzeuggeometrie innen und außen frei gestalten zu können, macht die generativen Verfahren zu einem Zukunftsthema. Denn mit neuen, zerspanend nicht erzeugbaren Geometrien lässt sich die Leistungsfähigkeit und Produktivität der Werkzeuge enorm steigen.
Für den 3D-Druck seiner Werkzeuge setzt Komet auf das Verfahren „selektives Laserschmelzen“ unter Argon-Schutzgasatmosphäre. Dazu werden in einem extrem dünnen Bett aus Metallpulver – in der Regel werden Schichtdicken zwischen 20 und 60 µm gewählt – mit einem hochleistungsfähigen Ytterbium-Faserlaser gezielt jene Bereiche geschmolzen und dann beim Abkühlen verfestigt, die das Bauteil ergeben sollen. Mit immer neuen Metallpulverschichten wird dieser Vorgang so oft wiederholt, bis das Teil fertig ist. Das Gefüge der auf diese Weise erzeugten Werkstücke erreicht eine zu 99,9 Prozent gleiche Struktur, wie gewalzte oder gegossene Metallteile.
Zusätzliche Schneiden gestatten höheren Vorschub
Das erste marktreife Projekt war die Entwicklung eines neuen Komet JEL PKD-Einschraubfräsers, dessen additiv generierter Grundkörper mit PKD-Schneiden bestückt und auf einen Werkzeughalter aufgeschraubt wird. Das additive Verfahren ermöglichte es, durch eine veränderte Anordnung der Schneiden und wesentlich größere Achswinkel deutlich mehr PKD-Schneiden auf einem Werkzeug unterzubringen. Eine enorme Produktivitätssteigerung ist die Folge. Bei einem 32 mm-Einschraubkopf beispielsweise wurde die Zahl der Nuten und Schneiden von sechs auf zehn gesteigert. Entsprechend ermöglicht das Werkzeug einen in diesem Verhältnis erhöhten Vorschub.
Bei solchen Fräsern wird die additive Fertigung zudem genutzt, um den Verlauf der Kühlkanäle im Inneren des Werkzeugs zu optimieren. Während sich zerspanend nur gerade Kanäle einbringen lassen, kann der Verlauf bei additiven Verfahren weitgehend frei gewählt werden. Geschwungene Kanalführungen sind nun exakt so platziert, dass jede Schneide optimal von einem separaten Kühlkanal versorgt wird.
3D-Druck eröffnet neue Möglichkeiten
Von diesen Vorteilen profitieren verschiedene Varianten dieser Fräswerkzeuge, zum Beispiel die PKD-Einschraubfräser HPC und die PKD-Schaftfräser HPC, durch deren schaftseitige Hartmetallausführung und die HPC-optimierte Schneidengeometrie sich trotz großem L/D-Verhältnis beachtliche Zeitspanungsvolumen erzielen lassen. Auch das HSK-Monoblockwerkzeug Komet JEL PKD-Planfräser HPC wird mit additiv hergestelltem Schneidenträger ausgestattet. Es ist in individuell gewünschter Nutzlänge und kurzer Lieferfrist erhältlich.
Auch Bohrwerkzeuge mit additiv erzeugten Komponenten sind mittlerweile im Produktprogramm, darunter ein neues PKD-Werkzeug für Wasserstopfenbohrungen in Zylinderkurbelgehäusen. Es enthält spezielle Spänespoiler, die Spanablagerungen im Bauteil verhindern. Der Schlüssel dazu ist die additive Fertigung, die es ermöglicht, die Spänespoiler besonders filigran zu bauen und mit optimierten, geschwungenen Kühlkanälen zu versehen.
Während der Spanraum eines konventionellen Aufbohrwerkzeugs zur Seite und nach vorne offen ist, deckt der an jeder Schneide vorhandene Spänespoiler die Nut frontal und radial ab. Er lässt zwischen sich und der Werkzeugschneide nur einen engen Spalt von wenigen Zehntel Millimetern offen, durch den der entstehende Span abfließt. Der Spoilerkanal leitet ihn dann sicher aus der Bohrung. So lassen sich mit dem neuen Wasserstopfen-Bohrwerkzeug in der Bohrung zurückbleibende Späne vermeiden. Zudem haben erste Erfahrungen in der Produktion gezeigt, dass der Kontrollaufwand hinsichtlich im Bauteil verbleibender Späne deutlich reduziert wird.
Abgesehen von leistungsfähigeren Werkzeugen kann die Komet Group durch den 3D-Druck weitere Vorteile bieten. Da für die Fertigung außer dem in der Maschine befindlichen Laser keine Werkzeuge erforderlich sind, können auf einfache Weise und relativ kostengünstig individuelle Einzelstücke hergestellt werden, seien es Ersatzteile oder aber Prototypenwerkzeuge in verschiedenen Varianten. Zwar benötigt das Verfahren seine Zeit, da aber keine großen Vorarbeiten, Vorrichtungen und Maschinenwechsel notwendig sind, ist die Produktion solcher Teile per 3D-Druck meist schneller als auf konventionelle Art und Weise. ■
Komet Group GmbHwww.kometgroup.com
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