Fallstudie Additiv gefertigtes Stechmodul Weltweit erstes additiv hergestelltes Serien-Drehwerkzeug für die Zerspanungsindustrie

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Fallstudie Additiv gefertigtes Stechmodul Weltweit erstes additiv hergestelltes Serien-Drehwerkzeug für die Zerspanungsindustrie"

Benjamin Schulz
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Fallstudie Additiv gefertigtes Stechmodul Weltweit erstes additiv hergestelltes Serien-Drehwerkzeug für die Zerspanungsindustrie Zusammenarbeit im 3D-Druck zwischen ARNO-Werkzeuge und Rosswag Engineering

2 UNTERNEHMENSPROFIL Rosswag GmbH Das mittelständische Familienunternehmen Rosswag GmbH ist mit über 200 Mitarbeitern einer der weltweit führenden Anbieter für Freiformschmiedeprodukte bis 4,5 t Stückgewicht, die in einer ganzheitlichen Prozesskette firmenintern gefertigt werden. Das tiefgreifende Know-how in den Fertigungs- und Prüfprozessen spiegelt sich in der hohen Qualität der Endprodukte wieder, welche unter großen Belastungen, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie oder im Energiemaschinenbau, eingesetzt werden. Die im Jahr 2014 gegründete Division Rosswag Engineering erweitert das Produktportfolio um Ingenieurdienstleistungen und innovative Fertigungsverfahren. Die Eingliederung des additiven Fertigungsverfahrens Selektives Laserschmelzen ermöglicht die Herstellung funktionsoptimierter, metallischer Bauteile ergänzend zum Schmiedebetrieb. Das über Jahrzehnte aufgebaute Know-how im Bereich der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik dient in Verbindung mit der ganzheitlichen, firmeninternen Prozesskette als Grundlage, um den Zukunftsbereich auf- und auszubauen. Die im Unternehmen integrierte Abteilung der additiven Fertigung wurde im Jahr 2017 um die firmeninterne Metallpulverherstellung für die Materialentwicklung ergänzt. ARNO-Werkzeugbau ARNO-Werkzeugbau ist ein Hersteller qualitativ hochwertiger Zerspanungswerkzeuge für das Drehen, Stechen, Bohren und Fräsen. Die langjährige Erfahrung des Unternehmens im Bereich Zerspanungstechnik, gekoppelt mit ständiger Weiterentwicklung bestehender Werkzeuge bei gleichzeitiger Forschung mit neuen Werkstoffen und Materialien - ermöglicht es ARNO Jahr für Jahr herausragende Werkzeuge vorstellen zu können. Neue Werkstoffe fordern Forschung und Entwicklung ebenso wie die Anforderungen nach ständig steigenden Bearbeitungsgeschwindigkeiten. Es gilt modulare Werkzeugsysteme zu entwickeln und zu verbessern, die den auftretenden Kräften auf Wendeschneidplatten und Werkzeughaltern standhalten. Die Verwendung von ARNO Abstechmodulen mit dem ARNO Cooling System (ACS)-System hilft im Zerspanungsprozess laufende Werkzeugkosten durch optimierte KSS-Zuführung zu reduzieren und einen zuverlässigeren Zerspanungsprozess sicherzustellen.

3 Bezeichnung: ADDITIV GEFERTIGTES STECHMODUL Branche: ZERSPANUNGSINDUSTRIE Material: MARAGING STAHL Gefertigt auf: SLM 280 TWIN

AUSGANGSSITUATION / HERAUSFORDERUNG ARNO-Werkzeuge: Moderne Zerspanung Das Abstechmodul dient dem Halten von Schneidplatten und somit dem Abtrennen von Werkstücken auf Drehmaschinen.

Genauigkeiten und Durchmesserbereichen mit eckigen Austrittsöffnungen notwendig. Da dies mit konventionellen Fertigungsverfahren nicht herzustellen ist, kam die SLM Technologie zum Einsatz.

4 AUSGANGSSITUATION / HERAUSFORDERUNG ARNO-Werkzeuge: Moderne Zerspanung Das Abstechmodul dient dem Halten von Schneidplatten und somit dem Abtrennen von Werkstücken auf Drehmaschinen. Um eine zielgerichtete Kühlschmierstoffzuführung (KSS-Versorgung) der Schneidplatte herstellen zu können, sind innenliegende strömungsoptimierte, düsenförmige Kanalstrukturen in den geforderten Genauigkeiten und Durchmesserbereichen mit eckigen Austrittsöffnungen notwendig. Da dies mit konventionellen Fertigungsverfahren nicht herzustellen ist, kam die SLM Technologie zum Einsatz. SLM -LÖSUNG SLM Technologie zur Herstellung von Zerspanungswerkzeugen Das von ARNO patentierte Kühlungssystem ACS Kühlung durch Unterspülung mit ACS2, konnte durch eine signifikante Weiterentwicklung in Verbindung mit additiver Fertigungstechnologie erneut verbessert werden. Bei der Kühlung trifft der erste Kühlmittelstrahl zielgerichtet auf die Schnittzone, während der zweite Kühlmittelstrahl von unten die Freifläche der Stechplatte kühlt. Die funktionsoptimierte Gestaltung der innenliegenden Kanalstrukturen des Abstechmoduls konnte mit Hilfe der SLM Technologie in der Abteilung Additive Fertigung von Rosswag Engineering hergestellt werden. Durch diese funktionsoptimierte Gestaltung der innenliegenden Kanalstrukturen erfolgt eine verbesserte Kühlschmierstoffzuführung (KSS) auf die Schneidplatte des Werkzeuges. Dies geschieht beispielsweise durch düsenförmige und strömungsoptimierte Kanalgeometrien mit charakteristischen Austrittsöffnungen. Dadurch wird der Wärmeausdehnung der Schneidplatte entgegengewirkt und lokale Überhitzungen bei anspruchsvollen Zerspanungsbedingungen werden reduziert. Die Standzeit und Lebensdauer der Schneidplatte wird als Resultat bei geeigneter Prozessauslegung gesteigert. Gleichzeitig ist es möglich durch die zielgerichtete Zuführung die eingesetzte KSS-Menge im Vergleich zur Überflutungskühlschmierung zu reduzieren. Im Zerspanungsprozess unterstützt die zielgerichtete und optimierte KSS-Zuführung auch die Bildung von kurzen Spänen, was zur Reduzierung von Prozessproblemen wie Spanklemmern und zu einem zuverlässigen Abtransport der Späne aus der Nut führt. Abb. 1 Beim ACS2 werden Schneid- und Freifläche gekühlt Abb. 2 Kühlkanal trifft auf die Freifläche

Die innenliegenden, strömungsoptimierten, düsenförmige Kanalstrukturen in den geforderten Genauigkeiten und Durchmesserbereichen mit eckigen Austrittsöffnungen, sind nur mit Hilfe der SLM Technologie

5 Die innenliegenden, strömungsoptimierten, düsenförmige Kanalstrukturen in den geforderten Genauigkeiten und Durchmesserbereichen mit eckigen Austrittsöffnungen, sind nur mit Hilfe der SLM Technologie herzustellen: Das 30 mm x 60 mm x 3 mm große Bauteil wurde auf der SLM 280 bei der Rosswag GmbH, exklusiver Partner der SLM Solutions Group AG, gebaut. Derzeit entwickelt ARNO bereits eine ACS4-Variante. Diese innovative Lösung der KSS-Zuführung auf die Haupt-, Frei- und beidseitigen Nebenfreiflächen stellt ein Alleinstellungsmerkmal zur effektiven Kühlung der Schneidplatte von allen Seiten sicher. Abb. 3 ACS4 Arno Cooling System (ACS4) mit vier Austrittsöffnungen ZUSAMMENFASSUNG Additiv gefertigtes Stechmodul Additive Fertigung eines funktionsoptimierten Zerspanungswerkzeuges mit integrierten Kanalstrukturen Verbesserter Spanbruch und erhöhte Prozesssicherheit durch optimierte KSS-Zuführung Als Serienwerkzeug bei Rosswag Engineering mit Hilfe der SLM Technologie hergestellt und über ARNO Werkzeuge ab Lager verfügbar Die Standzeit und Lebensdauer der Schneidplatten werden bei geeigneter Prozessauslegung gesteigert Durch die SLM Technologie entstehen innovative Werkzeuglösungen für die Zerspanungsindustrie

6 Über SLM Solutions Die SLM Solutions Group AG ist ein führender Anbieter metallbasierter additiver Fertigungstechnologie. Das Unternehmen konzentriert sich dabei auf die Entwicklung, die Montage und den Vertrieb von Maschinen und integrierten Systemlösungen im Bereich des Selektiven Laserschmelzens. Die SLM Technologie bietet vielfältige Möglichkeiten in der metallbasierten generativen Herstellung von Bauteilen, wie beispielsweise eine neue Designund Geometriefreiheit, Konstruktionen in Leichtbauweise durch die Reduzierung des Bauteilgewichts, Erzielung enormer Geschwindigkeitsvorteile im Fertigungsablauf sowie die Herstellung intern hinterschnittener Bauteile in Kleinstmengen. Unsere Produkte werden weltweit von Kunden in den unterschiedlichsten Branchen, unter anderem der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Werkzeugbau, der Energieindustrie, dem Gesundheitswesen sowie in der Lehre und Forschung, eingesetzt. Diese schätzen besonders die folgenden Vorteile unserer Technologie- Partnerschaft: Höchste Produktivität durch patentierte Multilasertechnologie Höchste Materialdichte und Bauteilqualität durch innovatives Gasstrommanagement Vollständig geschlossenes Pulvermanagement unter Schutzgasatmosphäre Modernste Prozessüberwachung durch verschiedene Qualitätsmodule Multilinguale kundenadaptierbare, offene Softwarearchitektur Ultrakompakte, modulare Bauweise Langfristige und vertrauensvolle Kundenbeziehungen Technologieführer und -pionier mit jahrzehntelanger Markterfahrung in der metallbasierten additiven Fertigung DEUTSCHLAND ÖSTERREICH FRANKREICH ITALIEN USA SINGAPUR RUSSLAND INDIEN CHINA SLM Solutions Group AG Estlandring Lübeck Deutschland Fon Fax SLM und SLM Solutions sind eingetragene Marken der SLM Solutions Group AG. SLM Solutions Group AG 429DE ARNO

Ähnliche Dokumente

Fallstudie Einteiliges Werkzeug für technische Schläuche Strömungsoptimiertes Bauteil zur Extrusion von technischen Schläuchen

Fallstudie Einteiliges Werkzeug für technische Schläuche Strömungsoptimiertes Bauteil zur Extrusion von technischen Schläuchen Generative Fertigungsverfahren bei der MonaLab GmbH UNTERNEHMENSPROFIL MonaLab