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.

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.

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