In zwei Wochen zum Serienwerkzeug

von Ulrich Freieck Übliche Prototypenwerkzeuge lassen sich nicht als Serienwerkzeuge einsetzen, da sie den Belastungen nicht gewachsen sind und schnell ausfallen. Anders bei metall-laminierten Werkzeugen, die innerhalb von zwei Wochen lieferbar sind und die auch Serien von bis zu 60.000 Stück klaglos überstehen.

In der Vergangenheit wurden verschiedene Verfahren zur Fertigung von laminar aufgebauten Werkzeugen entwickelt. Was Festigkeit, Formgenauigkeit und Größe betrifft, erreicht allerdings keines dieser Verfahren die Eigenschaften metall-laminierter Werkzeuge. Das Verfahren basiert auf der aus Japan kommenden LOM Technology (Laminar-Object-Modelling) und wurde bis Ende 2004 von einem Team von Technikern zusammen mit einem Partner der Automobilindustrie entwickelt. Metall-laminierte Werkzeuge erlauben es, schneller und günstiger zu produzieren und werden damit den heutigen Anforderungen gerecht, die durch den häufigeren Modellwechsel der Automobilisten entstanden sind. Heute ist die Schweizer Firma Tschopp Technical Engineering GmbH in der Lage, innerhalb von zwei Wochen ein fertiges Umformwerkzeug herzustellen. Das größte bisher gelieferte Werkzeug hatte ein Gesamtgewicht von 5,5 t und wird als Serienwerkzeug eingesetzt. Zur Herstellung der Werkzeuge wird das vom Kunden angelieferte CAD Modell mit der selbst entwickelten Slice-Software bearbeitet, welche die 2D Geometrien für die Blechtafeln direkt aus den 3D-CAD-Daten ausliest. Diese 2D Geometrien werden anschließend im Programmiersystem des Lasers passend auf die mit einem ‚Backlack’ versehenen Blechtafeln verschachtelt und geschnitten. Zwei Stege halten Ober- und Unterteil zusammen und der so genannte ‚Wurm’ trennt die Kontur von Ober- und Unterteil. So lassen sich beide Hälften des Werkzeuges gleichzeitig und Platz sparend fertigen. Jedes Einzelblech wird gereinigt und entsprechend der Nummerierung auf die Backvorrichtung gestapelt. Mit den Zugankern wird das gesamte Blechpaket vorgespannt. Es folgt das Brennen des Pakets im Ofen, bei dem der aus einem warmvernetzenden Epoxydharz bestehende Backlack die Bleche verklebt. Im nächsten Schritt werden die Verbindungsstege aufgesägt und – soweit vorhanden – Stempel und Niederhalter getrennt. Die überstehenden Zuganker werden gekürzt und das Werkzeug wird zusätzlich verspannt. Nach dem Entformen kann das Werkzeug durch Gewindeschneiden, Fräsen, Bohren, Drehen, Schleifen, Erodieren oder Metallaufspritzen nachgearbeitet werden. Es hat einen Metallfüllgrad von 99,7 Prozent. Metall-laminierte Werkzeuge haben sich bereits bei verschiedenen Werkzeugen bewährt. So wurden schon diverse Prototypenwerkzeuge und Serienwerkzeuge für die Blechverarbeitung hergestellt. Die maximale Größe beträgt 1.300 x 900 x 700 mm3, das größte bisher realisierte Werkzeuggewicht 5,5 Tonnen. Eine Folgeverbundstufe für Karosserieblech hat inzwischen weit mehr als 60.000 Prägungen erreicht, ein mehrstufiges Umformwerkzeug für Karosserieblech bringt es sogar schon auf über 140.000 Pressungen. Erfolgreich eingesetzt wurde die Technologie zudem für Nachschlagewerkzeuge für Bleche, für Vulkanisierformen, Hydroforming-Werkzeuge, Presshärtewerkzeuge mit konturnahen Kanälen und Hinterspritzwerkzeuge. Da die mit diesem Verfahren hergestellten Prototypenwerkzeuge auch als Serienwerkzeug für Klein- und Mittelserien eingesetzt werden können, wurde eine massive Verkürzung der Entwicklungszeit vom Prototypenmodell bis zur Serienfertigung erreicht. Tschopp Technical Engineering geht hier von einer Zeitersparnis von 60 bis 70 Prozent aus. Zudem reduzieren sich nach Erfahrung der Schweizer die Herstellkosten gegen-über gefrästen Formen um 50 Prozent und mehr. Dabei ist das form- und größenunabhängige Rohmaterial günstig und kann im Lager bereitgehalten werden. Durch automatisierte Datenverarbeitung entfällt der Programmieraufwand, dadurch sind die Produktionskosten niedriger und der Produktionsprozess schneller. Einschränkungen bezüglich der Werkstückgröße sind nicht zu erwarten. Kein Wunder, dass bereits mehrere Automobilhersteller zu den überzeugten Kunden gehören und die Technologie inzwischen auf zwei Kontinenten erfolgreich umgesetzt wird. www.tschopptech.ch