50 mal niedrigere Werkzeugkosten beim Spritzguss von Kugellagerkäfigen – das print2mold Verfahren unter der Lupe

• Was wurde benötigt: Kleinserie eines Kugellagerkäfigs
• Herstellungsverfahren: print2mold (Rapid Tooling)
• Anforderungen: geringerer Zeitaufwand und reduzierte Kosten, Werkzeug vergleichbar mit gefrästem oder erodiertem Spritzgusswerkzeug
• Material: xirodur B180
• Branche: Haushaltsgeräte
• Erfolg durch die Zusammenarbeit: kostengünstiger, Herstellung des Werkzeugs innerhalb von 3 Tagen, höchste Detailgenauigkeit des Werkzeugs

Die Anwendung auf einen Blick:
Für die Herstellung eines xiros Polymerkugellagers, das in dem Korbauszug einer Spülmaschine Anwendung finden würde, wurde ein Kugellagerkäfig benötigt. Dieser sollte in Kleinserie in die Herstellung gehen. Allerdings waren die Kosten und der zeitliche Aufwand für die Anfertigung von dem Spritzgusswerkzeug sehr hoch. Dem konnte mit Hilfe des print2mold Verfahrens entgegengewirkt werden. Das Werkzeug wurde im SLM-Verfahren (selektives Laserschmelzen) aus einem Werkzeugstahl hergestellt und konnte somit innerhalb von 3 Tagen fertiggestellt werden. Das SLM-Verfahren ermöglicht eine detailgenaue Werkzeugherstellung wodurch qualitativ hochwertige und präzise Bauteile entstehen.

Die Herstellung von Spritzgusswerkzeug, das meistens erodiert oder gefräst wird, dauert mehrere Wochen. Mit dem hohen Zeitaufwand sind gleichzeitig hohe Kosten verbunden. Die Zeit- und Geldfaktoren sollten bei der Produktion einer Kleinserie eines Kugellagerkäfigs deutlich reduziert werden. Trotzdem sollte die Materialvielfalt, die es beim Spritzguss gibt, erhalten bleiben, um keine Einbußen in der Qualität der herzustellenden Polymerkugellager zu haben.

Mit dem igus print2mold Verfahren konnte die Geschwindigkeit der additiven Fertigung genutzt werden, um das Spritzgusswerkzeug herzustellen. Innerhalb von 3 Tagen wurde das Werkzeug vom Modell des Kugellagerkäfigs im selektiven Laserschmelzen angefertigt. Anschließend wurde das Werkzeug genutzt, um den Kugellagerkäfig aus dem iglidur Material zu fertigen, das für die Anwendung der Polymerkugellager am besten geeignet ist. Die Kosten für das Prototypenwerkzeug beliefen sich auf etwa 450€, was um den Faktor 50 günstiger war als das spätere Serienwerkzeug. Dieser Kostenvorteil lässt sich dadurch erklären, dass durch die besondere Form und Größe des Kugellagerkäfigs ein Fräsen bzw. Schleifen fast unmöglich war, weswegen nur Erodieren und der 3D-Druck als mögliche Fertigungsverfahren des Spritzgusswerkzeugs in Frage kamen.

Bei der additiven Fertigung wird im Gegensatz zu gefrästen oder erodierten Teilen Material aufgetragen. Die ressourcensparende Vorgehensweise des Verfahrens begünstigt nicht nur die Geschwindigkeit der Herstellung, dadurch können auch unterschiedliche Geometrien angefertigt werden, die auf herkömmliche Art und Weise in der Produktion nicht möglich gewesen wären. Dabei gibt es zwei Verfahren, die bei dem 3D-Druck von Spritzgusswerkzeug angewendet werden können: Das SLA-Verfahren (Stereolithografie) ist lediglich für die Anfertigung von Prototypen geeignet. Das SLM-Verfahren (selektives Laserschmelzen) erstellt Werkzeug aus Metall und kann vor allem für Kleinserien und Testphasen für bis zu 25.000 Stück eingesetzt werden. Neben der schnellen Herstellung des Spritzgusswerkzeugs bietet das print2mold-Verfahren auch bei der Materialauswahl große Vorteile. Mehr als 60 iglidur Kunststoffe stehen zur Verfügung, womit nahezu alle Anforderungen an eine Gleitanwendung gelöst werden können.