anwenderreportage

Entformkräfte halbiert

3DS-Technologie birgt Vorteile für erodierte Oberflächen im Spritzguss: Speziell für das Senkerodierens hat GF Machining Solutions die 3DS-Technologie entwickelt, die Nutzern von Spritzgussformen wesentliche Produktivitätssteigerungen verspricht – dank besserer Entformbarkeit, schnellerer Produktionszyklen und reduzierter Wartungskosten. Einer der ersten Anwender des neuen Systems ist der Werkzeugbauer Lauer Harz.

Senkerodiermaschine AgieCharmilles FORM 200 von GF Machining Solutions.

Senkerodiermaschine AgieCharmilles FORM 200 von GF Machining Solutions.

Infos zum Anwender

Seit 1989 ist die Lauer Harz GmbH als Werkzeugzulieferer und Service-Dienstleister im Bereich Kunststofftechnologie und der Werkzeugproduktion tätig. Auf insgesamt 2.000 m² Betriebsfläche fertigt das Unternehmen mit rund 30 Mitarbeitern Spritzgießwerkzeuge und Spritzgießformen als Präzisionswerkzeuge.
www.lauerharz.de

Mit der Funkenerosion lassen sich leitfähige Werkstoffe beliebiger Härte hochpräzise und mit höchster Oberflächengüte bearbeiten. „Mehr als jedes andere Maschinenbau-Unternehmen hat GF Machining Solutions dieses Verfahren im Laufe der letzten 50 Jahre ständig weiterentwickelt. Viele meinten, die Möglichkeiten dieser Technologie seien inzwischen ausgereizt. Doch die Ingenieure unseres Innovations-Teams sind im Begriff, mit den neuen 3DS-Erosionsoberflächen die EDM-Technologie zu revolutionieren“, betont David Labadie, verantwortlich für die Senkerosions-Produktlinie bei GF Machining Solutions.

Das Kürzel „3DS“ steht für „dreidimensionale Strukturen“. Tatsächlich beschreitet dieser Ansatz einen neuen Weg: Wurde bislang die Qualität einer Oberfläche im Grad ihrer zweidimensionalen Rauheit bewertet (Ra-Wert), betrachtet die 3DS-Technologie die tatsächliche, dreidimensionale Beschaffenheit einer Oberfläche. „Werkzeug-Oberflächen können den gleichen Ra-Wert haben und dennoch gänzlich unterschiedliche Eigenschaften aufweisen“, erklärt Joachim Seele, Leiter Sales Support bei GF Machining Solutions. „Mit der 3DS-Technologie bieten wir Werkzeugbauern und vor allem Spritzgiessern ganz neue Möglichkeiten. Dank einer optimierten Funkenentladung beim Erosionsprozess werden die Oberflächen wesentlich entschärft. Die Erodiertiefen sind zwar noch vorhanden, dreidimensional betrachtet, weisen sie aber ein deutlich verrundetes Profil auf“, führt der EDM-Experte aus.

Eine Hälfte der Oberfläche wurde mit 3DS und die andere herkömmlich erodiert. Obwohl beide Flächen denselben Ra Wert haben, unterscheiden sie sich optisch deutlich voneinander.

Eine Hälfte der Oberfläche wurde mit 3DS und die andere herkömmlich erodiert. Obwohl beide Flächen denselben Ra Wert haben, unterscheiden sie sich optisch deutlich voneinander.

Konkrete Vorteile dank 3DS

Was zunächst sehr theoretisch klingt, birgt entscheidende Vorteile für Anwender der 3DS-Technologie. Das weiß Kurt Harz, Geschäftsführer der Lauer Harz Werkzeugtechnologie GmbH, zu bestätigen. Das mittelständische Unternehmen aus dem sauerländischen Lüdenscheid stellt seit über 25 Jahren Spritzgussformen her – vornehmlich für die Automobil-, Pharma- und Bauindustrie.

Feinwerkmechanikermeister Harz setzt seit jeher auf Maschinen von GF Machining Solutions und hat in seiner Laufbahn stets ein gutes Gespür für Innovationen bewiesen. „Ich kann mir als kleiner Werkzeugbauer keine Fehlgriffe erlauben, deshalb überlege ich mir die Anschaffung neuer Maschinen sehr genau. Sie müssen mir einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, der sich schnell in barer Münze auszahlt. Für Experimente sind wir nicht zu haben“, sagt der bodenständige Unternehmenschef. Dennoch hat er sich als einer der ersten Kunden von GF Machining Solutions dazu entschieden, die neuartige 3DS-Technologie einzuführen. Kurt Harz erinnert sich: „Wir haben im Frühjahr 2015 ein Komplettsystem von GF Machining Solutions angeschafft, ein so genanntes FORM Werk. Es besteht aus einer Highspeed-Fräsmaschine Mikron HSM 500 LP, einem Roboter, einer Jobmanagement-Software und dem Herzstück – einer Senkerosionsmaschine AgieCharmilles Form 200 mit 3DS-Funktion.“

Mikroskopische Aufnahme einer mit und ohne 3DS erodierten Oberfläche. Beide Flächen haben denselben Ra-Wert 0,8 µ. In der unruhigeren Topograhie der linken Fläche ohne 3DS verhakt sich der Kunststoff und läßt sich so deutlich schwerer entformen als in der oberen, homogeneren Fläche, die mit der 3DS-Technologie hergestellt wurde.

Mikroskopische Aufnahme einer mit und ohne 3DS erodierten Oberfläche. Beide Flächen haben denselben Ra-Wert 0,8 µ. In der unruhigeren Topograhie der linken Fläche ohne 3DS verhakt sich der Kunststoff und läßt sich so deutlich schwerer entformen als in der oberen, homogeneren Fläche, die mit der 3DS-Technologie hergestellt wurde.

Das FORM Werk von GF Machining Solutions besteht aus einer Senkerodiermaschine AgieCharmilles FORM 200, einer Highspeed-Fräsmaschine Mikron HSM 500 LP und einem Palettenwechsler WorkPartner 1+, eine kompakte Automationslösung für den Werkzeug- und Formenbau zur Elektrodenherstellung und zum Hartfräsen von Werkzeugkomponenten.

Das FORM Werk von GF Machining Solutions besteht aus einer Senkerodiermaschine AgieCharmilles FORM 200, einer Highspeed-Fräsmaschine Mikron HSM 500 LP und einem Palettenwechsler WorkPartner 1+, eine kompakte Automationslösung für den Werkzeug- und Formenbau zur Elektrodenherstellung und zum Hartfräsen von Werkzeugkomponenten.

Schnell überzeugt

In den ersten Tagen waren Kurt Harz und seine Facharbeiter noch etwas skeptisch. Was sollte sich am lange erprobten Erodiervorgang noch verbessern lassen, fragte sich die eingeschworene Werkzeugbauer-Truppe. Sie experimentierten ein wenig herum, fertigten erste Prototypen an und waren von den Ergebnissen verblüfft: Die Scharfkantigkeit der Erodierkrater gehörte plötzlich der Vergangenheit an, wodurch das Entformen der dünnen Stege deutlich einfacher wurde. Mit 3DS konnten die realen Entformkräfte mehr als halbiert werden. Eine manuelle Nacharbeit wie z. B. Handpolitur war kaum noch erforderlich.

Die 3DS-Technologie von GF Machining Solutions eliminiert auch den sogenannten „Dieseleffekt“ nahezu vollständig. Die optimal verrundete Oberfläche des Werkzeugs begünstigt die Entlüftung beim Spritzguss. Gaseinschlüsse werden somit vermieden, was wiederum Dieseleinbränden vorbeugt. In der Konsequenz müssen 3DS-Formen nicht so oft gereinigt werden und sind damit produktiver. Insgesamt ergeben sich viele Vorteile für den Endkunden, wie Joachim Seele, GF Mitarbeiter seit 21 Jahren, erklärt: „Je leichter das Entformen vonstatten geht, desto wärmer kann der Kunststoff beim Entformungsprozess sein. Entsprechend weniger Zeit benötigt das Abkühlen. So konnte z. B. die Firma Bernd Richter die Abkühlzeit von 65 auf 30 Sekunden mehr als halbieren. Das bedeutet, dass die Maschine in der gleichen Zeit doppelt so viele Teile auswirft.

„Zudem tritt der Dieseleffekt kaum mehr auf“, erinnert Harz. Tatsächlich ist dieses Argument nicht von der Hand zu weisen: Bei bestimmten Kunststoffarten – zum Beispiel jenen mit hohem Glasfaseranteil – ist eine gründliche Trockeneis-Reinigung der Spritzgussmaschine alle vier Stunden notwendig. Dank der 3DS-Technologie verlängert sich der Zyklus von 4,5 auf deutlich über 10 Stunden. „So können unsere Kunden die Maschinen auch über Nacht laufen lassen und erhöhen so die Wirtschaftlichkeit“, ergänzt Kurt Harz.

Und es gibt noch einen weiteren Unterschied: Mit 3DS ist die Oberfläche des Spritzgussteils laut GF weniger empfindlich gegen Kratzer. Was diese Technologie gerade auch für die Produktion von empfindlichen und beanspruchten Sichtteilen sehr interessant macht. Ideale Einsatzfelder sind z. B. Armaturen, Verkleidungen, Abdeckungen und Griffe für das Fahrzeuginterieur, Haushaltsgeräte und die Verpackungsindustrie bis hin zu Handyschalen.

Mit dem 3DS-Bearbeitungszentrum von GF Machining Solutions bei Lauer Harz werden Formen hergestellt, mit denen sich die realen Entformkräfte im Spritzguss mehr als halbiert haben.

Mit dem 3DS-Bearbeitungszentrum von GF Machining Solutions bei Lauer Harz werden Formen hergestellt, mit denen sich die realen Entformkräfte im Spritzguss mehr als halbiert haben.

Dank der 3DS-Technologie verlängert sich der Reinigungszyklus von 4,5 auf 10 Stunden.

Dank der 3DS-Technologie verlängert sich der Reinigungszyklus von 4,5 auf 10 Stunden.

Eine saubere Sache: Dank der 3DS-Technologie müssen Kunststoff-Spritzgussformen viel weniger gereinigt werden.

Eine saubere Sache: Dank der 3DS-Technologie müssen Kunststoff-Spritzgussformen viel weniger gereinigt werden.

Visionär im Sauerland

„Betrachtet man die Vorzüge der neuen 3DS-Technologie, so kann man davon ausgehen, dass sie sich schnell als Standard in der Industrie durchsetzt“, meint Kurt Harz. „Innovationen setzen sich meist von unten durch. Die 3DS-Technologie von GF Machining Solutions gilt noch als Geheimtipp. Noch... Wie gesagt, ich habe ein gutes Gespür für erfolgreiche Innovationen“.

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