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14.01.2019

Wie die Additive Fertigung die Herstellung von Verbundwerkstoffwerkzeugen optimiert

David Dahl, Anwendungstechniker der Composite Solutions Group bei Stratasys USA, erläutert im Interview, warum die Nutzung von additiver Fertigung bei der Herstellung von Verbundwerkstoffwerkzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden die bessere Alternative ist.

Herr Dahl, bevor wir uns mit Additiver Fertigung beschäftigen, erzählen Sie uns bitte etwas über herkömmliche Fertigungsmethoden bei der Herstellung von Verbundwerkstoffwerkzeugen.

Dahl: Viele unserer Kunden wissen genau, dass die Herstellung von Werkzeug zur Fertigung von Verbundkonstruktionen äußerst kostspielig und langwierig sein kann. Bei herkömmlich verwendetem Material wie Aluminium, Invar (Eisen-Nickel-Legierung) und faserverstärktem Kunststoff fällt es Herstellern von Bauteilen und Werkzeuganbietern schwer, die Kosten, die Fertigungszeit und den Fertigungsausschuss zu reduzieren, ohne die Leistungsfähigkeit und die Gestaltungsfreiheit einzuschränken. Selbst relativ einfache Werkzeuggeometrien können mehrere zehntausend Dollar kosten und haben eine Fertigungszeit von Wochen oder Monaten. Diese Schwachstellen können den Zeitplan eines ganzen Entwicklungsprogramms beeinflussen, weil sie die Gestaltungsoptimierung und Produktneuerungen einschränken.

  • David Dahl ist Anwendungstechniker der Composite Solutions Group bei Stratasys USA. Bild: Stratasys

    David Dahl ist Anwendungstechniker der Composite Solutions Group bei Stratasys USA. Bild: Stratasys

  • Laminierwerkzeug  aus dem Hochtemperatur-Thermoplast ULTEM 1010. Bild: Stratasys

    Laminierwerkzeug aus dem Hochtemperatur-Thermoplast ULTEM 1010. Bild: Stratasys

  • Der Rennstall McLaren-Honda ist offizieller Entwicklungspartner von Stratasys. Bild: Stratasys

    Der Rennstall McLaren-Honda ist offizieller Entwicklungspartner von Stratasys. Bild: Stratasys

  • FDM ermöglicht die schnelle Herstellung von effektiven Composite-Werkzeugformen innerhalb einiger Tagen oder Stunden. Bild: Stratasys

    FDM ermöglicht die schnelle Herstellung von effektiven Composite-Werkzeugformen innerhalb einiger Tagen oder Stunden. Bild: Stratasys

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Hört sich kritisch an. Erklärt das, warum Flugzeuge weiter hohe Kosten haben und warum Verbundbauteile so teuer sein können?

Dahl: Es kann eine wichtige Rolle spielen. Die Anzahl der erforderlichen Verbundbauteile kann variieren, je nach Programm zwischen einigen wenigen Elementen und einem Großteil der Bauteile des Flugzeugs. Weltweit gibt es beispielsweise weniger als 200 Tarnkappenkampfjets, aber der Hersteller oder Erstausrüster muss unglaublich viel Zeit und Geld in Werkzeug investieren, um eine insgesamt relativ geringe Anzahl von Bauteilen herzustellen. Wenn das Programm zu Ende ist, müssen die Werkzeuge jahrelang aufbewahrt werden, falls Austausch- oder Ersatzteile benötigt werden. Im Extremfall lagern einige Unternehmen ihre ungenutzten Werkzeuge aus Platzmangel auf Parkplätzen hinter der Produktionshalle. Es gibt aber auch Unternehmen, die mehr als ein Jahr an Zeit und sechsstellige Summen in ein sehr großes, komplexes Formwerkzeug oder einen Spanndorn investieren, die dann nur ein paar Mal genutzt werden.

Das klingt, als ob herkömmliche Verfahren weitaus weniger flexibel sind?

Dahl: Ja, zweifellos, und es kann zu größeren Problemen führen, wenn sich herausstellt, dass es bei den Entwürfen Probleme gibt oder diese geändert werden müssen. Bei vielen Flugzeugkonstruktionen ist es beispielsweise nicht unüblich, dass Hersteller einen Bauteil- und Werkzeugentwurf bereits zwölf Monate im Voraus erstellen, nur um werkzeugbedingte Probleme bei der Fertigungszeit zu berücksichtigen. Bedeutende Änderungen am Entwurf können ziemlich drastische Folgen haben und teure sowie zeitaufwändige Änderungen am Werkzeug erforderlich machen sowie die Lieferung der Verbundkonstruktionen und sogar des ganzen Flugzeugs möglicherweise stark verzögern.


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Unternehmensinformation

Stratasys GmbH

Airport Boulevard B 120
DE 77836 Rheinmünster
Tel.: 07229-7772-0
Fax: 07229-7772-990

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