Zerspanungswerkzeuge aus dem 3D-Drucker

3D-Lasersintern: Erste serienreife Anwendungen im Werkzeugbereich bei Mapal: Die Möglichkeiten der additiven Fertigung sind scheinbar grenzenlos. Im momentanen Hype um die neue Technologie loten Forscher und Entwickler mögliche Anwendungsfelder für den Einsatz von 3D-Druckern aus. Als einer der ersten Hersteller von Zerspanungswerkzeugen hat Mapal bereits 2013 in einen 3D-Drucker investiert, um mittels Lasersintern ganz neue Wege bei der Herstellung von Werkzeugen zu beschreiten. Die ersten Projekte wurde nun zur Serienreife gebracht.

Herstellung von Grundkörpern für den Wendeplattenbohrer QTD mit dem 3D-Lasersinterverfahren.

Herstellung von Grundkörpern für den Wendeplattenbohrer QTD mit dem 3D-Lasersinterverfahren.

Die Technologie des Lasersinterns bietet Herstellern von Präzisionswerkzeugen hohe Freiheiten. Innerhalb des Bauraums des Laserdruckers können Werkzeuggeometrien unbeeinträchtigt durch Maschinenaufspannungen, Werkzeuge und Fertigungsmittel hergestellt werden. Auch ist eine breite und sich ständig erweiternde Palette an Werkstoffen für das Lasersinterverfahren verfügbar. Mapal hat daher versucht, mittels Lasersintern Werkzeuge zu produzieren, die auf konventionellem Wege nicht oder nicht optimal hergestellt werden können. Ein Beispiel sind kleine Durchmesser des 2013 im Markt eingeführten Wendeplattenbohrers QTD.

Mapal stellt aktuell die Grundkörper im Durchmesserbereich 9 bis 12 mm mit gewendelten Kühlkanälen auf einem 3D-Drucker her.

Mapal stellt aktuell die Grundkörper im Durchmesserbereich 9 bis 12 mm mit gewendelten Kühlkanälen auf einem 3D-Drucker her.

Mittels Lasersintern optimale Kühlkanalausführung möglich

Der QTD ist standardmäßig ab Durchmesser 13 mm erhältlich. Dafür ist u. a. die Kühlkanalführung des Grundkörpers verantwortlich. Üblicherweise wird bei Grundkörpern mit konstanter Spiralsteigung für Wendeplattenbohrer 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 geometrische Freiheiten. So werden aktuell Grundkörper im Durchmesserbereich 9 bis 12 mm mit gewendelten Kühlkanälen auf dem 3D-Drucker hergestellt. Diese Auslegung ermöglicht im Vergleich zur zentralen Kühlmittelführung mit Umlenkungen einen um 100 % 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 weiter zu verbessern.

Außenreibahlen aus dem 3D-Drucker (oben) im
Vergleich zu konventionell gefertigten Modellen aus Stahl und
Titan: Durch die Rippenstruktur im Inneren hat Mapal das
Gewicht der Werkzeuge mehr als halbiert.

Außenreibahlen aus dem 3D-Drucker (oben) im Vergleich zu konventionell gefertigten Modellen aus Stahl und Titan: Durch die Rippenstruktur im Inneren hat Mapal das Gewicht der Werkzeuge mehr als halbiert.

Gewichtsreduktion bei Reibahlen

Eine weitere Neuentwicklung von Mapal sind lasergesinterte Außenreibahlen. Auch hier nutzt das Unternehmen die Möglichkeiten des 3D-Druck-Verfahrens, um die Leistungsfähigkeit der Werkzeuge zu steigern. Ein rippenförmiger Innenaufbau reduziert das Gewicht der Reibahlen um mehr als die Hälfte. Diese Optimierung ermöglicht es dem Anwender seine Bauteile nun deutlich schneller und mit höherer Genauigkeit zu bearbeiten.

www.mapal.de

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