Der steigende Innovationsdruck erfordert eine agile Produktentwicklung. Hier wird demonstriert, wie AM die Durchlaufzeit von Spritzgussprototypen von mehreren Wochen auf wenige Tage verkürzt. Als Beispiel wird ein Steckergehäuse in 24 Stunden im Serienmaterial (PBT Valox 325) gefertigt.
Hintergrund
Industrieunternehmen erfahren durch immer kürzere Lebenszyklen ihrer Produkte einen steigenden Innovationsdruck. Als Antwort auf diesen Druck hat sich in den letzten Jahren die agile Proudktentwicklung etabliert. Rapid Prototyping und die additive Fertigung sind essentielle Bestandteile davon. Wenn jedoch Seriennähe gefragt ist, stellt Spritzguss noch immer die einzige praktible Lösung dar. Rapid Tooling Ansätze mit Werkzeugen aus Alluminium haben bereits beträchtliche Einsparungen in Bezug auf Zeit und Kosten erbracht. Die typische Durchlaufzeit für Spritzgussprototypen beträgt jedoch noch immer mehrere Wochen, was ein Stein im Schuh der agilen Produktentwicklung ist.
Additive Tooling verkürzt die Durchlaufzeit
Injex hat einen neuartigen Prozess entwickelt, welcher die Vorteile der additiven Fertigung mit der Seriennähe des Spritzguss verbindet. Dieser Prozess wird anhand eines Steckergehäuses als Demonstrator verdeutlicht (siehe angehängte Bilder). Ausgehend vom schwindungskompensierten CAD-Modell, wird ein fünfteiliges Werkzeug mit Kern, Kavität und einem dreiteiligen Schieber konstruiert. Dieses Werkzeug wird additiv gefertigt. Die grösste Herausforderung dabei ist die Vereinigung sämtlicher angestrebten Eigenschaften im Werkzeug: Hohe Oberflächengüte, Formtreue, Temperaturstabilität und mechanische Wiederstandsfähigkeit. Nach einer mehrstufigen Nachbearbeitung des Werkzeugs folgt der eigentliche Spritzprozess. Auf einem eigens dafür konzipierten Spritzgusssystem kann innerhalb einer halben Stunde das Werkzeug eingesetzt und das Spritzgut geladen werden. In diesem Fall wurde ein handelsübliches PBT von SABIC verwendet (Valox 325).
Resultate
Mit dem aufgezeigten Prozess kann die Durchlaufzeit für eine Kleinserie von 10 Stück dieser Steckergehäuse auf unter 24 Stunden reduziert werden. Auch grössere Serien bis zu mehreren Hundert Stück sind möglich, benötigen jedoch etwas länger. Der grosse Vorteil dieses Prozesses besteht darin, dass sämtliche Serienmaterialien bereits im Prototypen-Stadium verfügbar sind. So kann die Wartezeit für aussagekräftige Funktionstests und einsatzfertige Vorseriengeräte massiv verkürzt werden.
Kundenmeinungen
Dr. Erdal Karamuk – Manager Advanced Materials & Technologies, Sonova AG
«Die Zusammenarbeit mit Injex ermöglicht es uns, in der Entwicklung neue Wege zu gehen, da wir sehr schnell neue Designs testen können. Dank dem minimalen Materialaufwand können auch neue, experimentelle Materialen, die nur in Kleinstmengen zur Verfügung stehen, zu Prototypen verarbeitet und analysiert werden.»
