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maschine+werkzeug 07/2014

Werkzeuge aus dem 3D-Drucker

Technik - Werkzeuge

Bohren/Reiben - Mapal geht mit dem Lasersinter-Verfahren neue Wege bei der Herstellung von Werkzeugen. Erste Produkte: Der Schneidplattenbohrer ›QTD‹ für kleinere Durchmesser und Außenreibahlen, bei denen das Gewicht im Vergleich zu konventionell gefertigten mehr als halbiert werden konnte.

Als einer der ersten Hersteller von Zerspanungswerkzeugen geht Mapal mit einem 3D-Drucker mit Lasersinter-Technologie neue Wege bei der Herstellung von Werkzeugen. Das Verfahren bietet viele Freiheiten: Werkzeuggeometrien lassen sich unbeeinträchtigt durch Maschinenaufspannungen, Werkzeuge und Fertigungsmittel herstellen. Darüber hinaus gibt es eine breite und sich ständig erweiternde Palette an Werkstoffen.

Höherer Kühlmitteldurchfluss

Mapal hat mittels Lasersintern zwei Werkzeuge zur Serienreife gebracht, die auf konventionellem Wege nicht oder nicht optimal hergestellt werden können. Darunter sind kleine Durchmesser des 2013 im Markt eingeführten Schneidplattenbohrers ›QTD‹. Der QTD ist standardmäßig ab einem Durchmesser von 13 Millimeter erhältlich. Dafür ist unter anderem die Kühlkanalführung des Grundkörpers verantwortlich. Üblicherweise wird bei Grundkörpern mit konstanter Spiralsteigung für Schneidplattenbohrer das Kühlmittel zentral nach vorne geführt und dann über eine Ypsilon-Gabelung an die Schneiden verteilt.

Je kleiner der Grundkörper ist, desto mehr beeinträchtigt diese Kühlmittelführung die Leistungsfähigkeit des Werkzeugs. Denn durch die zentrale Führung wird der Kern des Bohrers geschwächt und instabil. Darüber hinaus müssen die Kühlkanäle zunehmend kleiner ausgeführt werden. So ergibt sich ein abnehmender Durchfluss an Kühlmittel bis nach vorne an die Schneide. Stahl-Grundkörper mit gewendelt geführten Kühlkanälen, im Vollhartmetallbereich gängig, sind in kleinen Durchmessern bislang nicht üblich. Der Einsatz des Lasersinterns zur Herstellung des Grundkörpers eröffnet hier neue Freiheiten. So werden aktuell Grundkörper im Durchmesserbereich von neun bis zwölf Millimeter mit gewendelten Kühlkanälen auf dem 3D-Drucker hergestellt. Diese Auslegung ermöglicht im Vergleich zur zentralen Kühlmittelführung mit Umlenkungen einen um 100 Prozent gesteigerten Kühlmitteldurchfluss, speziell durch von der Kreisform abweichende Kühlkanalprofile. Möglich sind darüber hinaus Hybridmodelle, bei denen die konventionelle und die additive Sinterfertigung kombiniert werden, um die Wirtschaftlichkeit im Herstellprozess zu verbessern.

Außenreibahlen funktionieren umso besser, je leichter sie sind – insbesondere bei der Bearbeitung von Wellen mit kleinen Durchmessern. Ein herkömmlich gefertigtes Werkzeug aus Stahl zur Bearbeitung eines Durchmessers von 8,5 Millimeter wiegt jedoch bereits 400 Gramm. Dieses Gewicht und die daraus resultierende Trägheit schränken die maximal möglichen Schnittgeschwindigkeiten stark ein. Eine Gewichtsoptimierung der Werkzeuge bringt sofort deutliche Produktivitätserhöhungen. Mapal nutzt das additive Produktionsverfahren des Lasersinterns, um das Gewicht der Außenreibahlen zu optimieren. Durch eine speziell entwickelte Rippenstruktur im Inneren des Werkzeuges ist es gelungen, die Reibahle mit einem Gewicht von 172 Gramm herzustellen, das Gewicht also mehr als zu halbieren. Die Bearbeitung kann mit den lasergesinterten Außenreibahlen nun deutlich schneller und mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden.

www.mapal.com

  • Die Grundkörper für den Schneidplattenbohrer ›QTD‹ werden mit dem 3D-Lasersinterverfahren hergestellt.

    Die Grundkörper für den Schneidplattenbohrer ›QTD‹ werden mit dem 3D-Lasersinterverfahren hergestellt.

  • Die Kühlkanäle sind bei kleinen Durchmessern gewendelt.

    Die Kühlkanäle sind bei kleinen Durchmessern gewendelt.

  • Dank der Optimierung durch das Lasersintern wurde das Gewicht der Außenreibahlen mehr als halbiert.

    Dank der Optimierung durch das Lasersintern wurde das Gewicht der Außenreibahlen mehr als halbiert.

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Unternehmensinformation

MAPAL Dr. Kress KG Präzisionswerkzeuge

Obere Bahnstraße 13
DE 73430 Aalen
Tel.: 07361-585-0
Fax: 07361-585-1029

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