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Formenbau als Innovationstreiber

: Mapal


Der deutsche Gießwerkzeughersteller Hofmann Tool Manufacturing gehört zu den ersten Anwendern, die das additiv produzierte Hydrodehnspannfutter HTC mit schlanker Kontur von Mapal einsetzen. Damit ist es dem Formenbauer gelungen, den Polieraufwand nach der spanenden Bearbeitung zu reduzieren und gleichzeitig die Prozesssicherheit zu steigern. Das Unternehmen sagt den additiv hergestellten Spannmitteln nicht nur deshalb eine große Zukunft voraus.

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Hofmann setzt bei neuen Bearbeitungen bevorzugt das Hydrodehnspannfutter HTC mit schlanker Kontur von Mapal ein, um noch höhere Oberflächengüten bei seinen Spritzgusswerkzeugen zu erreichen.

Hofmann setzt bei neuen Bearbeitungen bevorzugt das Hydrodehnspannfutter HTC...

„Obwohl das Futter auf Maschinen unseres Kunden im Maschinenbau, der Firma Concept Laser, gefertigt wurde und wir das pulverbettbasierte Laserschmelzen selbst für das Rapid Tooling von Werkzeugeinsätzen nutzen, hat uns doch überrascht, was Mapal mit Hilfe des neuen Herstellungsverfahrens im Bereich der Spannmittel erreicht hat“, erklärt Dipl.-Ing. (FH) Günter Hofmann sichtlich erfreut.

Die Begeisterung des Geschäftsführers der Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH ist nachvollziehbar. Schließlich hat der Spritzgießwerkzeugbauer mit dem von Mapal entwickelten Spannfutter HighTorque Chuck (HTC) mit schlanker Kontur, das erst durch den Einsatz des LaserCUSING®-Verfahrens fertigbar wurde, die ohnehin schon hohe Oberflächenqualität seiner Produkte und gleichzeitig die Effizienz der Produktion weiter angehoben.

Vorteile vereint

Das besondere des innovativen Hochleistungsspannfutters: Es vereint die Vorteile von Hydrodehn- und Schrumpffutter in einem Spannmittel. „Vor der Entwicklung des neuen Futters von Mapal haben wir beim Fräsen und insbesondere beim Schlichten von Gießwerkzeugen, die später auf Spiegelhochglanz poliert werden müssen, bevorzugt Schrumpffutter eingesetzt“, erläutert Günter Hofmann. Für diese Wahl gab es gute Gründe. Schließlich haben Schrumpffutter gegenüber konventionellen Hydrodehnspannfuttern den Vorteil, dass sie eine geringere Störkontur aufweisen. Sie sind folglich optimal für das Fräsen von gehärteten Materialien mit schräg angestelltem Kugelfräser zum Erreichen hoher Oberflächengüten
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Das mit Hilfe des pulverbettbasierten Laserschmelzens hergestellte Hochleistungsspannfutter zeichnet sich durch hohe Rundlaufgenauigkeit, gute Dämpfungseigenschaften und einfaches Handling aus.

Das mit Hilfe des pulverbettbasierten Laserschmelzens hergestellte Hochleistungsspannfutter...

bei Werkstücken mit Störkontur geeignet. Denn die schmale Kontur ist gefragt, wenn das Werkzeug durch die Form oder die Aufspannvorrichtung geführt werden muss, was beim Formenbau häufig der Fall ist.

Optimierter Aufbau bringt Steifigkeit

Mit dem neuen Futter sind die Vorteile der Schrumpffutter nun auch mit einem Hydrodehnspannfutter nutzbar. Durch einen optimalen Aufbau habe man laut Mapal erreicht, dass das HTC mit schlanker Kontur konventionelle Hydrodehnspannfutter und sogar Schrumpffutter in der Biegesteifigkeit übertrifft – trotz einer schlanken Kontur und einer sonst für Schrumpffutter typischen Verjüngung von drei Grad. Da der Spannbereich dank des schichtweisen Aufbaus zudem nahe an die Futterspitze platziert werden konnte, weist das Hydrodehnspannfutter eine hohe Rundlaufgenauigkeit von < 3 μm an der Aufnahmebohrung beziehungsweise < 5 μm bei 2,5xD auf. Diese Merkmale garantieren im Einsatz eine hohe Oberflächengüte am Bauteil, höhere Fräsgeschwindigkeiten, kurze Bearbeitungszeiten und hohe Standzeiten der eingesetzten Werkzeuge.

Mit Hilfe der additiven Fertigungstechnik hat Mapal auch die mechanische Schwachstelle eines konventionellen Hydrodehnspannfutters beseitigt: die Lötstelle zwischen Dehnbuchse und Grundkörper, die bei hohen Temperaturen versagen kann. Durch den Wegfall der Lötstelle ist das schlanke Futter auch für die MMS- und Trockenbearbeitung bestens geeignet.

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„Wir realisieren neue Bearbeitungen nunmehr bevorzugt mit dem neuen Hochleistungsfutter“, ist Günter Hofmann, Geschäftsführer der Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH, überzeugt vom HTC mit schlanker Kontur.

„Wir realisieren neue Bearbeitungen nunmehr bevorzugt mit dem neuen Hochleistungsfutter“,...

Bevorzugtes Spannmittel

„Angesichts dieser gewichtigen Vorteile realisieren wir neue Bearbeitungen nunmehr bevorzugt mit dem neuen Hochleistungsfutter. So können wir die Oberflächenqualität unserer Werkstücke noch einmal ein gutes Stück anheben und damit den Abstand zu unseren Mitbewerbern vergrößern“, sagt Günter Hofmann.

Dank der erreichbaren höheren Oberflächengüte fällt der Aufwand für das anschließende, manuell ausgeführte Spiegelglanzpolieren der Spritzgießwerkzeuge entsprechend geringer aus. Der Geschäftsführer schätzt die Einsparung auf etwa zehn Prozent und betont: „Jede Reduzierung ist hier bedeutsam, da mehr Polieraufwand auch eine höhere Wahrscheinlichkeit für Polierfehler bedeutet.“ Und die lassen sich in der Regel nicht mehr herauspolieren, sodass das Werkstück verschrottet werden muss. Für den Wechsel vom Schrumpffutter zum HTC mit schlanker Kontur spricht nicht nur die damit erreichbare bessere Oberfläche, sondern auch das einfachere Handling. So reicht für das Spannen und Lösen des Werkzeugs ein einfacher Sechskantschlüssel mit definierter Umdrehungszahl.

„Darüber hinaus zeichnet sich ab, dass wir mit Hilfe des neuen Futters wegen der höheren Dämpfung auch die Anzahl der bislang vorzuhaltenden unterschiedlich langen Fräser reduzieren können, da wir jetzt generell längere Werkzeuge einsetzen können“, freut sich Hofmann. „So sparen wir nicht nur Platz im Werkzeugmagazin, sondern erhöhen auch die Prozesssicherheit bei der Auslegung der Bearbeitung, weil wir weniger
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Seitdem Hofmann bei der Bearbeitung der Prozesskammern der Maschinen von Concept Laser aus gehärtetem Aluminium Fräser von Mapal einsetzt, konnte die Bearbeitungszeit um zwei Drittel verkürzt werden.

Seitdem Hofmann bei der Bearbeitung der Prozesskammern der Maschinen von Concept...

Werkzeuge in allen Einzelheiten beherrschen müssen.“

Wirtschaftlich produziert

Der Mehrpreis für das innovative Spannmittel fällt dabei nicht so deutlich aus, wie vielleicht erwartet, da Mapal das Spannfutter auf Maschinen von Concept Laser sehr effizient produzieren kann. So wurden die Maschinen von Anfang an für den industriellen Einsatz konzipiert. Dank einer integrierten Aufspannmöglichkeit eignen sich die Systeme zudem für eine hybride Bauweise. Mapal nutzt dieses Verfahren, um auf den konventionell gefertigten Grundkörper den Funktionsbereich des schlanken Hydrodehnspannfutters additiv aufzuschmelzen. Damit ist eine wirtschaftliche und schnelle Fertigung des Spannfutters gewährleistet. Zudem verfügen die Anlagen von Concept Laser serienmäßig über eine räumliche Trennung der Prozess- und Handlingkammer. Vor- und Nachbereitung des Baujobs finden in der Handlingkammer statt, während der eigentliche Bauprozess in der Prozesskammer abläuft.

Ergiebige Dreiecksbeziehung

In Summe ergibt sich so eine enge und produktive Beziehung dreier Unternehmen wie aus dem Lehrbuch: Hofmann bezieht bei Mapal Werkzeuge, die auf Maschinen von Concept Laser produziert werden und fungiert gleichzeitig als Zulieferer des Maschinenherstellers. So übernimmt die Maschinenbauabteilung des Gießwerkzeugbauers die Bearbeitung der Prozesskammern, bei der wiederum ein konventionell gefertigter Fräser von
Mapal zum Einsatz kommt.

Seit den ersten Versuchen konnte dabei die Komplettbearbeitungszeit der Baukammern in mehreren Optimierungsschritten um 75 Prozent auf beeindruckende zwölf Stunden reduziert werden. „Angefangen haben wir bei 34 Stunden – wohlgemerkt nur für das Schlichten“, blickt Hofmann zurück. „Für solche Fortschritte braucht es einen Partner wie Mapal, der nicht nur auf kurzfristige Erfolge setzt“.

Die gut funktionierende Zusammenarbeit der drei Unternehmen wird zur vollsten Überzeugung aller auch weiterhin entscheidend dazu beitragen, noch schlummernde Optimierungspotenziale nutzbar zu machen. Und die sind aus Sicht von Hofmann gerade beim 3D-Metalldruck in der Werkzeugfertigung nicht unerheblich: „Wir erzielen zwar heute schon mit dem schlanken Hydrodehnspannfutter bessere Ergebnisse als mit Schrumpffuttern. Aber wir stehen hier noch ganz am Anfang der Entwicklung und werden daher ganz sicher zusammen mit Mapal noch große Fortschritte erreichen“, prognostiziert Günter Hofmann.

Hofmann setzt bei neuen Bearbeitungen bevorzugt das Hydrodehnspannfutter HTC mit schlanker Kontur von Mapal ein, um noch höhere Oberflächengüten bei seinen Spritzgusswerkzeugen zu erreichen.
Das mit Hilfe des pulverbettbasierten Laserschmelzens hergestellte Hochleistungsspannfutter zeichnet sich durch hohe Rundlaufgenauigkeit, gute Dämpfungseigenschaften und einfaches Handling aus.
„Wir realisieren neue Bearbeitungen nunmehr bevorzugt mit dem neuen Hochleistungsfutter“, ist Günter Hofmann, Geschäftsführer der Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH, überzeugt vom HTC mit schlanker Kontur.
Seitdem Hofmann bei der Bearbeitung der Prozesskammern der Maschinen von Concept Laser aus gehärtetem Aluminium Fräser von Mapal einsetzt, konnte die Bearbeitungszeit um zwei Drittel verkürzt werden.
Das HTC mit schlanker Kontur schafft Platz im Werkzeugmagazin: Wegen der höheren Dämpfung des Spannfutters kann Hofmann jetzt längere Werkzeuge einsetzen und so die Anzahl der bislang vorgehaltenen Fräserlängen reduzieren.


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Bericht in folgenden Kategorien:
Hydro-Dehnspannfutter, Werkzeug- und Formenbau

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