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Laminierform - metallische Negativform Teil 2

Eine CNC gefräste negative Werkzeugform aus einem metallischem Werkstoff ist eine der gängigsten Lösungen im Faserverbundbereich. 

 

Oftmals werden diese negativen Laminierformen aus einer Aluminiumlegierung auf einem CNC Bearbeitungszentrum gefräst. Dies ermöglicht eine masshaltige Form und einfache Skalierbarkeit der Werkzeuge, da schnell Kopien dieser Werkzeuge angefertigt werden können. Eine Integration von Mehrfachkavitäten ermöglichen eine Kostensenkung der Werkzeugkosten pro Stück, so erzielt man Synergieeffekte. 

 

CNC gefrästen Formen sind Standart im Faserverbundbereich. Sie verbinden viele Vorteile, sehr gute Masshaltigkeit, Langlebigkeit, Robustheit und Einbringen von Funktionalität. Zum letzten Punkt werde ich nachher noch näher eingehen.

 

Der metallische Werkstoff sollte in Berücksichtigung der Fertigungsanforderungen gewählt werden. 

  • Wie hoch sind die maximalen Prozesstemperaturen? 
  • Wie gross ist die Form? 
  • Welchen Kräften muss die Form widerstehen? 
  • Wie viele Entformungen muss die Form überstehen? 
  • Wie genau muss das fertige Teil sein?
  • Wie viel Stück sollen produziert werden?

 

Das sind die gleichen Anforderungen wie bei der Erstellung einer Urform.

 

Eine zu schwere Form verlängert die Aufheizrate des Werkzeuges und erhöht unnötig die Produktionszeit, ebenso wie ein schlecht wärmeleitender Werkstoff. 

 

In der Konstruktionsphase wird hierauf geachtet. Die maximale Fertigungstemperatur beeinflusst die finale Konstruktion. Masskorrekturen fließen in das zu erzielende Endmaß ein. Bei Temperaturerhöhung vergrössert sich das Werkzeug, das rohe Faserverbundmaterial härtet bei der maximalen Aushärtetemperatur. Man beachte, dass es eventuell nötig ist, bei erhöhten Temperaturen das fertige Faserverbundwerkstück zu entnehmen, da das Abkühlen des Werkzeuges auf Raumtemperatur, im schlimmsten Fall zu einer Beschädigung des Teiles führen kann. Die Laminierform verkleinert sich, das ausgehärtete Teil ist grösser. 

 

 

Der ausgesuchte Werkstoff sollte hart genug sein, das Prozesskräfte keine Oberflächeneindrücke hinterlassen. Zusätzliche Oberflächenbehandlungen können die Langlebigkeit der Laminierform erhöhen. Einbringen einer zusätzliche PTFE Schicht, kann Oberflächenverschleiss beim Entformen   verringern. Der Gebrauch von Trennmittel kann eventuell eingespart oder gänzlich vermieden werden. Beschichtungen können die Teiloberfläche verbessern. 

 

In der Praxis wird oft die Nacharbeit der Formen nach Entformen der Bauteile vernachlässigt. Glatte reibungsarme Oberflächen erleichtern das Säubern von Harzresten, harte Formen verkratzen weniger. Je nach verwendetem Harzsystem muss die Oberfläche der Form nach bestimmten Zyklen aufbereitet werden. Trockeneisstrahlen hat sich bei eingebrannten Harzresten  bewährt. Einfaches händischen Schleifen mit Schleifmittel unterschiedlicher feiner Körnung ist auch eine Möglichkeit mit anschließender Polierung.

 

Abschließend möchte ich auf die Funktionsintegration eingehen. Bei metallischen Formen kann Sensorik integriert werden, z.B.: Ablesen des Innendruckes eines Werkzeug bei Harzinjektion im RTM Prozess. Temperatursensoren zeigen Werkzeugtemperaturen an unterschiedlichen Stellen des Werkzeuges an, Wasseranschlüsse für Kühlkanäle, Bohrungen für Heizpatronen, seitlicher Vakuumanschluss oder Druckanschluss.

 

Integration von Dichtungs- und Vakuumkanäle für wiederverwendbare Silikonvakuumhauben. Kapazitive Sensoren messen den ohmschen Widerstand eines Bauteiles, daraus kann der Aushärtegrad des Polymeres bestimmt werden. Bei händischer Endbearbeitung zeigt eine dünne Liniengravur die fertige Besäumungskante des Faserverbundteiles an und verkürzt die Endbearbeitungszeit. Bei dieser Vielfältigkeit sollte eine Beratung mit dem Kunden erfolgen, je nach Budget, Anforderung ein geeignetes Werkzeugkonzept gefunden werden.  Bei weiteren Fragen bitte kontaktieren Sie uns!