Extrusion 5-2017

Schnelle Produktwechsel in der Extrusion Forschung im Exzellenzcluster zeigt bessere Spüleigenschaften bei additiv gefertigten Werkzeugen Die Herstellung von Kunststoffprofilen und -folien erfolgt mit hochentwickelten Werk- zeugen, deren Geometrien genau auf die Fließeigenschaften der Kunststoffe abge- stimmt sind. Diese Abstimmung bedarf oft langer Iterationsschleifen in Simulation und Experiment. Diese Schleifen stellen einen erheblichen Kosten- und Zeitfaktor dar und bedrohen perspektivisch die Fertigung in Hochlohnländern. D as Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen erforscht im Exzellenzclu- ster „ Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer “ zu- sammen mit den Forschungspartnern CATS (Computergestütz- te Analyse technischer Systeme), ILT (Institut für Lasertechnik) und WZL (Werkzeugmaschinenlabor) an der RWTH Aachen ei- nen neuartigen Ansatz, um manuelle Versuche und Auswertun- gen durch einen automatischen Algorithmus zu ersetzen. Aller- dings liefert der Algorithmus Geometrien, die mit konventio- nellen Fertigungsverfahren nicht immer abzubilden sind. Hier bietet sich die additive Fertigung an: Aus Stahlpulver wird durch lokales Aufschmelzen kompakter Feststoff. Die Verwen- dung von optischen anstelle von konventionellen mechani- schen Bearbeitungsverfahren erhöht die Gestaltungsfreiheit: Einerseits können sehr komplexe Konturen abgebildet werden, andererseits entfällt die Beschränkung auf eine maximale Bear- beitungstiefe. Ein Profilwerkzeug muss also nicht mehr aus zahlreichen Scheiben aufgebaut sein. Diese neue Produktions- technik erspart Entwicklungs- und Fertigungsaufwand. Die beim Aufschmelzen des Pulvers zwangsläufig entstehende Rauigkeit der Werkzeugoberfläche ist Fluch und Segen zu- gleich: Sie muss zwar am Austrittsende des Werkzeugs auf ein geringes Maß gesenkt werden, damit die produzierten Kunst- stoffoberflächen selber eine akzeptable Oberfläche aufweisen, sie bewirkt aber auch ein deutlich verbessertes Spülverhalten. So konnte bei einem Laborversuch nachgewiesen werden, dass ein Farbwechsel in einem additiv gefertigten Extrusionswerk- zeug um 25 Prozent schneller als beim konventionell gefertig- ten Werkzeug möglich ist. 40 Aus der Forschung – Extrusionswerkzeuge Extrusion 5/2017 Additiv gefertigtes Demonstratorwerkzeug (Foto: IKV/Fröls) Als Demonstrator des Exzellenzclusters wurde von den For- schern in den Bereichen Strömungssimulation, additive Ferti- gung, Werkzeugmaschinen und Kunststofftechnik ein Extrusi- onswerkzeug ausgelegt und mittels additiver Fertigung herge- stellt. Dieses Demonstrationswerkzeug verdeutlicht ein Produk- tionssystem, in dem die Auslegung automatisch ohne langwie- rige Versuchsreihen erfolgt. Gleichzeitig wird die Fertigung in einem einzigen vollautomatischen Prozessschritt realisiert. Die Anzahl der Montageschritte wird reduziert und das bessere Spülverhalten erlaubt zum Beispiel deutlich schnellere Farb- wechsel. Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) forschen im Exzellenzcluster „ Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer “ mehr als 25 Institute der RWTH Aachen gemeinsam an nachhaltigen Lösungen, um die Produktions- technik in Europa zukunftsfähig zu halten. Die Erkenntnisse der Forschung werden unter anderem in zahlreichen Folgeprojek- ten weiterentwickelt, in die sich Interessenten in verschiedener Form einbringen können. Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen Malte Schön, M.Sc ., Extrusionswerkzeuge | CAE Seffenter Weg 201, 52074 Aachen, Germany www.ikv-aachen.de www.produktionstechnik.rwth-aachen.de