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Designoffensive im automobilen Formenbau

Kompaktes 5-Achs-Fräsen kombiniert mit Laser-Oberflächenstrukturieren
Designoffensive im automobilen Formenbau

Die Zeit der einfachen Ledernarbungen im Autoinnenraum ist genauso vorbei wie die der Einheitsoberflächen vieler Konsumgüter. Dank der innovativen Technologie des 5-Achs-Lasertexturierens auf den Hightech-Maschinen der Lasertec-Shape-Baureihe von DMG/Mori Seiki sind Designern von Sichtoberflächen nunmehr keine Grenzen mehr gesetzt.

Geometrisch-definierte Oberflächenstrukturen in Freiformflächen zum Beispiel für Automotive-Innenraumkomponenten wie Armaturen, Lenkradkappen aber auch Motorabdeckungen sind in reproduzierbarer Qualität herstellbar. Darüber hinaus ermöglicht die flexible Lasertec-Integration via HSK-Schnittstelle in eine 5-Achs-Fräsmaschine eine Technologiekombination von Fräsen und Lasern auf einer Maschine.

Hochkompakte 5-Achs-Werkzeugmaschine garantiert Langzeitstabilität
Als jüngstes Modell der Shape-Baureihe kombiniert die Lasertec65 bewährte 5-Achs-Frästechnologie auf Basis der hochkompakten, leistungsstarken DMU 65 Monoblock mit den Möglichkeiten der 5-achsigen Laser-Präzisionsbearbeitung. Produktivität und Präzision beginnen somit schon beim Fräsen der Formbauteile. Ein kompakter Gussständer im Monoblock-Design sorgt für absolute Stabilität und Steifigkeit, was maximale Langzeitgenauigkeit garantiert. Das Maschinendesign ist auf geringen Platzbedarf ausgelegt – die Stellfläche beträgt lediglich 7,5 m2 – und bietet optimale Zugänglichkeit zu einem großen Arbeitsbereich. Dieser misst 650 x 650 x 560 mm und kann bei einer Türöffnung von bis zu 1430 mm jederzeit mit einem Kran von oben beladen werden. So lassen sich bei der 5-Achs-Maschinenversion mit integriertem NC-Schwenkrundtisch problemlos Spritzgussformen mit bis zu 840 mm Durchmesser und 500 mm Höhe bei einem Werkstückgewicht von bis zu 1000 kg in den Arbeitsraum einbringen. Die 3-achsige Maschine ermöglicht sogar die Bearbeitung von Bauteilen mit einem maximalen Gewicht von 1800 kg.
Technologiekombination von Fräsen und Lasern auf einer Maschine
Herzstück der Lasertec65 Shape ist ein Laserscanner, der über eine HSK-Schnittstelle flexibel in die Maschine integriert werden kann, so dass selbst hochkomplexe Formbauteile nach der Fräsbearbeitung in derselben Aufspannung auch lasertexturiert werden können. Die Implementation des HSK-Laserkopfes erfolgt über einen speziellen manuellen Wechslerarm neben der Maschine, welcher ein Umrüsten von Fräs- auf Laserbetrieb innerhalb von 10 Minuten ermöglicht. Dabei ist die Lasertec-Technologieintegration flexibel in alle Monoblock sowie Duoblock-Fräsmaschinen von DMG / Mori Seiki möglich. Diese höchst innovative Form der Oberflächenbearbeitung von Kunststoff-Spritzgussformen übersteigt die des herkömmlichen Ätzverfahrens bei weitem. Gegenüber der umweltfeindlichen Ätztechnik können beim Lasertexturieren eben auch hochkomplexe, geometrisch-definierte 3D-Oberflächenstrukturen ohne Probleme in Freiflächen mit höchster Reproduzierbarkeit eingebracht werden. Somit lassen sich, angefangen von der einfachen Lederstruktur in eine Handymold, über komplexe 3D-Schuppenstrukturen in eine Schuhsohle bis zur geometrisch-definierten Pyramidenstruktur in eine Lenkradkappe, nahezu alle denkbaren, technischen Sichtoberflächen kundenspezifisch umsetzen.
Digitale Prozesskette: vom Bitmap bis zur laserstrukturierten Spritzgussform
Die für das Lasern notwendigen Strukturdaten werden auf Basis von Graustufenbitmaps erstellt. Es folgt das sogenannte Mapping, bei dem die dreidimensionale Oberfläche des zu strukturierenden mit einem gleichmäßigen und möglichst verzerrungsarmen Gitter versehen wird. Hierzu ist der Einsatz externer 3D-Software nötig, wie sie u. a. auch für Animationsfilme zum Einsatz kommt. Im Prinzip wird dabei die Struktur im Rechner wie eine Art „Gummihaut“ auf die Geometrie der Werkzeugform gezogen. Dieselbe Software überträgt daraufhin die zuvor erzeugte Oberflächenstruktur auf diese gemappte 3D-Oberfläche. Das Finetuning insbesondere bei anspruchsvollen Freiformflächen erfolgt auf einer Bildbearbeitungssoftware. Abschließend setzt das anwenderfreundliche Softwarefeature Lasersoft-3D-Texture die erarbeiteten Strukturdaten dann für die eigentliche Bearbeitung um, generiert die CNC-Bearbeitungsprogramme, simuliert die Bearbeitung vorab in 3D und positioniert das Werkstück so, dass der Laserstrahl immer in einem möglichst idealen Winkel auf die Fläche trifft. Dabei wird der Anwender steuerungsseitig mit der leistungsstarken CNC-Control Siemens 840D Solutionline mit DMG Ergoline Panel und 19“-TFT-Bildschirm unterstützt.
Konturparalleles Lasershapen
Eine deutlich schnellere Laserbearbeitung insbesondere bei schwer zugänglichen Bauteilsequenzen bei gleichzeitig zunehmender Qualität wird durch die innovative Optionseinheit „Konturparalleles Lasershapen“ erzielt. Dabei ist es durch die Integration eines sogenannten Z-Shift möglich, den Laserfokus sehr dynamisch auf der Z-Achse zu verschieben. Dies wird über eine schnell bewegliche Linse in der Optik realisiert.
Der große Benefit besteht darin, dass dadurch nicht jede Spur, welche mit dem Laser bearbeitet werden soll, mit dem Laserkopf oder dem gesamten Werkstück auf der Z-Achse neu nachgestellt werden muss. Gegenüber dem Wettbewerb lassen sich viele Spritzgussformen somit bis zu doppelt so schnell texturieren.
Darüber hinaus werden in der Lasertec- Shape-Baureihe Faserlaser mit bis zu 200 Watt verbaut. Durch den Einsatz einer höheren Laserleistung lassen sich somit in ausgewählten Materialien wie z. B. Aluminium oder Guss deutliche Produktivitätssteigerungen erzielen.
Abschließend lässt sich zusammenfassend festhalten, dass gerade durch das Zusammenspiel von Laserleistung, der Möglichkeit des konturparallelen Lasershapens sowie der schnellen Oberflächenberechnung der Software eine unschlagbar schnelle Laserbearbeitung möglich ist.
Auf der diesjährigen Automotive Interiors Expo (12. – 14.06.2012) in Stuttgart haben DMG / Mori Seiki auf einer Lasertec65 Shape repräsentative Live-Bauteilbearbeitungen aus dem Bereich des automobilen Spritzgussformenbaus präsentiert.

Highlights Lasertec65 Shape

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  • 5-Achs-Fräsen von Formbauteilen und Lasertexturieren in einer Aufspannung auf einer Maschine
  • Lasern von geometrisch-definierten Oberflächenstrukturen in 3D-Freiformoberflächen
  • Substitution von Arbeitsschritten, umweltschonend und reproduzierbar gegenüber der Ätztechnik
  • Flexible Integration eines Laserscankopfes via DIN-HSK-Interface
  • Höchstkompaktes, eigensteifes Monoblock-Design mit optimaler Zugänglichkeit (1430 mm Turöffnung)
  • Uneingeschränkte Kranbeladung von oben für Werkstücke mit ø 840 mm bis zu max. 1800 kg
  • Leistungsstarke Siemens 840 D sl CNC-Control und prozessübergreifende Lasersoft-3D-Tex- ture (vom Bitmap bis zur fertigen Kunststoff-Spritzgussform)

  • Highlights Laserstrukturieren
    • Unbegrenzte Designmöglichkeiten für geometrisch-definierte 3D-Oberflächenstrukturen in Freiformflächen
    • Schnelles und umweltfreundliches Verfahren im Vergleich zur konventionellen Ätztechnik
    • Höchste Reproduzierbarkeit
    • Flexible Integration eines Laserkopfes via HSK-Schnittstelle in 5-Achs-Fräsmaschinen: Fräsen und Laserstrukturieren von Kunststoff-Spritzgusswerkzeugen auf einer Maschine in einer Aufspannung
    • Voll digitalisierte Prozesskette
    • Spezielles Softwarefeature Lasersoft-3D-Texture für die automatisierte Programmgenerierung

    • Anwendungen
      • Automotive: Innenraumkomponenten (z. B. Lenkradkappe, Armaturenbrett)
      • Motorabdeckungen
      • White Ware (Haushaltsgeräte)
      • Mobiltelefone
      • Electronics (z. B. PC-Peripherie, Kameragehäuse, TV-Gehäuse)
      • Formenbau (z. B. Blasformen für PET-Flaschen, Schuhsohlen, Kunststoff-Spritzgussformen)
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