Ulrich Rosenberg, gwk

Ulrich Rosenberg, Leiter Werkzeugtechnik bei gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH. - Bild: gwk mbH

Herr Rosenberg, was sind die Trends bei der Temperierung von Werkzeugen?

Auf den Fachmessen geht der Trend ganz klar zu konturfolgenden und kavitätsnahen Temperiersystemen. Es geht für die Formenbauer darum, diese Technologien anbieten und beherrschen zu können. Wenn man dauerhaft wettbewerbsfähige Zykluszeiten und Qualitäten produzieren will, reichen die klassischen Temperiermethoden nicht mehr aus. Im konventionellen Bereich sind die Möglichkeiten schlicht begrenzt.

Inwiefern begrenzt?

Nehmen wir die klassische Bohrtechnik: Mit Sicherheit wird es auch in Zukunft so sein, dass ein Bohrer nicht um die Ecke bohren kann. Genau hier setzen die modernen Verfahren wie das Hochtemperatur-Vakuumlöten oder der 3D-Druck, auch unter Lasersintern oder Lasercusing bekannt, an. Beide Technologien erlauben neue Gestaltungsfreiheiten.

Haben Sie schon viele Projekte mit den "modernen" Temperiermethoden umgesetzt?

Für uns ist es unerheblich, welches Verfahren wir einsetzen. Ob klassisch oder modern – wir entscheiden uns individuell für die Methode, mit der wir die thermische Aufgabe des Anwenders am wirtschaftlich sinnvollsten lösen können. Nichtsdestotrotz fiel die Wahl bis jetzt bei rund 90 Prozent unserer Projekte auf die Vakuumfügetechnik, da sie zahlreiche Vorteile bietet und dabei gleichzeitig kostenattraktiv bleibt.

Welche Vorteile sind das zum Beispiel?

Der modulare Aufbau von Formeinsätzen mittels Vakuumfügetechnik wird seit Mitte der 1990er-Jahre erfolgreich für den Spritzgießformenbau angewendet. Bei diesem Verfahen ist man bei der Wahl der Stahlmaterialien wesentlich freier als beim 3D-Druck, bei dem hauptsächlich 1.2709 eingesetzt wird. Aber auch hier gibt es Forschungsprojekte, die darauf abzielen, das Sinterverfahren darüber hinaus etwa für Warmarbeitsstähle zugänglich zu machen. Im klassischen Werkzeugbau werden viele Arten von Warmarbeitsstählen, pulvermetallurgischen Stählen bis hin zu Chromstählen verwendet. Die überwiegende Anzahl dieser Stähle sind vakuumlötbar, die Härtegrade sind frei wählbar.

"Die Schwierigkeit ist, dass es kein Geheimrezept gibt, in dem steht, in welchen Fällen sich welches Temperiersystem eignet. Um diese Entscheidung treffen zu können, braucht es jahrelange Erfahrung." Ulrich Rosenberg, Leiter Werkzeugtechnik bei gwk

In welchen Fällen lohnt es sich, Einsätze per 3D-Druck zu fertigen?

Etwa dann, wenn es sich um sehr filigrane Konturen handelt. Der 3D-Druck erlaubt eine extrem hohe, fast maximale konstruktive Freiheit, da dreidimensionale Einsätze Schicht für Schicht im Hundertstelmillimeterbereich aus Metallpulvern über eine Laserbelichtung aufgebaut und so die Temperierkanäle flexibel eingebracht werden können. Allerdings wird er schnell unwirtschaftlich, wenn die Bauteile eine bestimmte Dimension überschreiten.

Wie entscheidet man nun, welche Methode die richtige ist?

Die Schwierigkeit ist, dass es kein Geheimrezept gibt, in dem steht, in welchen Fällen sich welches Temperiersystem eignet. Um diese Entscheidung treffen zu können, braucht es jahrelange Erfahrung. Natürlich lässt sich beim 3D-Druck-Verfahren rein theoretisch der gesamte Bauraum der Maschine ausfüllen, aber dann ist es halt unwirtschaftlich. Formeinsätze mit Grundflächen bis zirka 320 cm² (DIN-A5-Blatt) sind mit der Vakuumfügetechnik problemlos und kostengünstig herstellbar. Darüber hinaus ist es im Einzelfall auch machbar, jedoch ist großes Prozess-Know-how notwendig.

Wie können Sie bei gwk dem Werkzeugmacher helfen?

Wir stehen stets beratend zur Seite, wenn es schwierig wird, konventionell zu temperieren, und bieten ihm darüber hinaus ein komplettes Projektmanagement. Er braucht sich somit keine Gedanken mehr über die Auslegung der Temperierung in der Konstruktionsphase oder über den Bau der Formeinsatzrohlinge zu machen. Im engen Austausch mit unserem Auftraggeber sorgen wir für eine perfekte Lösung, währenddessen er sich auf andere ebenso wichtige Bereiche konzentrieren kann.

Die Unterstützung setzt ja oft schon bei der Konstruktion ein ...

Im Moment ist das tatsächlch noch sehr häufig der Fall. Die Tendenz wird sich aber immer mehr dahin verlagern, dass die Unternehmen selbst aktiver werden. Sie profitieren von Konstrukteuren, die heute mit der 3D-Konstruktion groß werden und damit schon eine ganz andere Herangehensweise bei der Werkzeugkonstruktion vorweisen. Darüber hinaus kennen die Konstrukteure die unterschiedlichen Temperiermethoden und werden künftig auch in der Lage sein, sie konstruktiv umzusetzen.

Worin liegt dann die Herausforderung?

Der konstruktive Aufbau der Formeinsätze ist eine höchst komplexe Thematik, was Stabilität, Thermodynamik und Strömungsbewertung betrifft. Hierfür sind Erfahrungswerte notwendig, die wir bei gwk in mehr als 20 Jahre sammeln durften, etwa: Wie nah kann ich beim Hochtemperatur-Vakuumlöten oder 3D-Druck mit den Kühlkanälen an eine spritzdruckbeaufschlagte Oberfläche oder Auswerfer herangehen? Wie komplex kann ich Kanalverästelungen umsetzen? Wie groß darf ich Kanalquerschnitte machen? Oder auch: Wie klein darf ich sie konsturieren, so dass das Verfahren überhaupt noch herstellbar ist? Um all diese Fragen beantworten zu können, ist gewaltiges Know-how erforderlich.

Klingt fast so, als müssten Sie keine Angst um Ihren Job haben …

... bestimmt nicht (lacht). Die Betriebe legen zwar immer mehr Wert darauf, Experten im eigenem Haus auszubilden, aber trotzdem bleibt die Thematik weiterhin äußerst diffizil. Zum jetzigen Zeitpunkt lohnt es sich definitiv, bei einer internen Lösung einen externen Berater mit einzubeziehen. Für die mechanische Umsetzung jedoch werden Dienstleister für die Unternehmer vermutlich noch viele Jahre die kostenattraktivere Lösung bleiben.

Weil die Nachfrage nicht reicht, um solche Anlagen auszulasten?

Exakt. Wir dürfen nicht vergessen, für einen Großteil der Werkzeuge bilden klassiche Temperierverfahren immer noch die sinnvollere Alternative. Trotzdem haben wir bei zirka 10 bis 20 Prozent aller Werkzeuge das Potenzial, deutliche Verbesserungen in der Qualität der Artikel aber auch in der Wirtschaftlichkeit unter Einsatz moderner Temperiermethoden zu erzielen. Eine unserer Hauptaufgaben bei gwk ist es, die Branche zum Umdenken zu animieren. Viele sehen nur die rund 30 Prozent höheren Werkzeugkosten, die es anfangs zu investieren gibt. Nicht jedoch, dass sie am Ende über ein komplexes Hochleistungswerkzeug verfügen, das deutlich schneller Artikel produziert. Artikel, mit denen das eigentliche Geld verdient wird. In den meisten Fällen liegen die Amortisationszeiten sogar deutlich unter einem Jahr.

Wünschen Sie sich mehr Verständnis für die Wichtigkeit der konturnahen Werkzeugtemperierung?

Der Werkzeugbau in Deutschland genießt weltweites Ansehen, um dem weiterhin gerecht zu werden, müssen wir uns technologisch absetzen. Die Bemühungen sollten nicht auf die Fertigung von einfachen Spritzgusswerkzeugen abzielen, die sehr gut ohne Hightech-Temperierung auskommen. Sie sollten sich vielmehr mit der Herstellung von hochkomplexen Werkzeugen beschäftigen, etwa zur Produktion von technischen oder optischen Bauteilen, für die konturnahe Temperiersysteme die neuen Maßstäbe setzen. Für uns ist klar erkennbar, dass die Werkzeugmacher, aber auch die Verarbeiter und Konstrukteure über die neuen Möglichkeiten Bescheid wissen. Je mehr sie die Notwendigkeit an die Endkunden transferien können, desto gestärkter bleibt der deutsche Standort. nh