Standard für erodierte Oberflächen

Mittels Funkenerosion lassen sich leitfähige Werkstoffe beliebiger Härte hochpräzise und mit höchster Oberflächengüte bearbeiten. Das Maschinenbauunternehmen GF Machining Solutions hat dieses Verfahren im Laufe der vergangenen 50 Jahre ständig perfektioniert. Jetzt wollen die Ingenieure des Innovationsteams bei GF mit den neuen 3DS-Erosionsoberflächen die EDM-Technologie revolutionieren.

Das Kürzel „3DS“ steht für „dreidimensionale Strukturen“. Tatsächlich beschreitet dieser Ansatz einen neuen Weg: Wurde bislang die Qualität einer

Kompakte Automatisierung: das Form Werk von GF Machining Solutoions.
Bild: GF Machining Solutions

Oberfläche im Grad ihrer zweidimensionalen Rauheit bewertet (Ra-Wert), betrachtet die 3DS-Technologie die tatsächliche, dreidimensionale Beschaffenheit einer Oberfläche. Werkzeugoberflächen können schließlich den gleichen Ra-Wert haben und dennoch gänzlich unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Mit der 3DS-Technologie will das Maschinenbauunternehmen Werkzeugbauern und vor allem Spritzgießern ganz neue Möglichkeiten eröffnen. Dank einer optimierten Funkenentladung beim Erosionsprozess sollen die Oberflächen wesentlich entschärft werden: Die Erodiertiefen sind zwar noch vorhanden, dreidimensional betrachtet weisen sie aber ein deutlich verrundetes Profil auf.

Trends µ-genau
Form Werk
Das Form Werk von GF Machining Solutions ist eine kompakte Automationslösung für den Werkzeug- und Formenbau zur Elektrodenherstellung und zum Hartfräsen von Werkzeugkomponenten. Es besteht aus einer Senkerodiermaschine AgieCharmilles Form 200, einer Highspeed-Fräsmaschine Mikron HSM 500 LP und einem Palettenwechsler WorkPartner 1+. Mit dieser Lösung lassen sich Einzelprozesse sinnvoll verknüpfen und die Maschinenauslastung deutlich erhöhen.

„Was zunächst sehr theoretisch klingt, birgt entscheidende Vorteile für Anwender der 3DS-Technologie“, erläutert Kurt Harz, Geschäftsführer der Lauer Harz Werkzeugtechnologie GmbH. Das mittelständische Unternehmen aus dem sauerländischen Lüdenscheid stellt seit mehr als 25 Jahren Spritzgussformen her – vornehmlich für die Automobil-, Pharma- und Bauindustrie.

Dank der 3DS –Technologie verlängert sich der Reinigungszyklus von 4,5 auf 10 h. Mit der 3DS-Technologie müssen Kunststoffspritzgussformen viel weniger gereinigt werden. Auf dem 3DS-Bearbeitungszentrum von GF Machining Solutions bei Lauer Harz werden Formen hergestellt, mit denen sich die realen Entformkräfte im Spritzguss mehr als halbiert haben.
Bild: GF Machining Solutions

Anschaffung genau überlegt

Feinwerkmechanikermeister Harz setzt seit jeher auf Maschinen von GF Machining Solutions und hat in seiner Laufbahn stets ein gutes Gespür für Innovationen bewiesen. „Ich kann mir als kleiner Werkzeugbauer keine Fehlgriffe erlauben, deshalb überlege ich mir die Anschaffung neuer Maschinen sehr genau“, sagt der bodenständige Unternehmenschef. „Sie müssen mir einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, der sich schnell in barer Münze auszahlt. Für Experimente sind wir nicht zu haben.“

„Ich kann mir als kleiner Werkzeugbauer keine Fehlgriffe erlauben, deshalb überlege ich mir die Anschaffung neuer Maschinen sehr genau.“
Kurt Harz, Geschäftsführer der Lauer Harz Werkzeugtechnologie GmbH
Bild: GF Machining Solutions

Dennoch hat er sich als einer der ersten Anwender von GF Machining Solutions dazu entschieden, die neuartige 3DS-Technologie einzuführen. „Wir haben im Frühjahr 2015 ein Komplettsystem von GF Machining Solutions angeschafft, ein so genanntes Form Werk“, erinnert sich Harz. „Es besteht aus einer Highspeed-Fräsmaschine Mikron HSM 500 LP, einem Roboter, einer Jobmanagement-Software und dem Herzstück – einer Senkero­sionsmaschine AgieCharmilles Form 200 mit 3DS-Funktion.“

In den ersten Tagen waren Kurt Harz und seine Facharbeiter noch etwas skeptisch. Schließlich ist der Erodiervorgang schon sehr lange erprobt und etabliert –  die eingeschworene Werkzeugbauertruppe konnte sich einfach nicht vorstellen, dass sich hier noch signifikante Verbesserungen erzielen lassen.

Verblüffende Ergebnisse

Beim Experimentieren mit dem neuen System und der Anfertigung erster Prototypen waren sie indes von den Ergebnissen verblüfft: Die Scharfkantigkeit der Erodierkrater gehörte plötzlich der Vergangenheit an, womit das Entformen der dünnen Stege deutlich einfacher wurde. Mit 3DS konnten die realen Entformkräfte mehr als halbiert werden. Eine manuelle Nacharbeit der Formen wie etwa per Handpolitur war kaum noch erforderlich.

Profil
Lauer Harz GmbH
Die Lauer Harz GmbH ist ein mittelständisches Unternehmen mit rund 30 hochmotivierte Mitarbeiter, die sich auf den Werkzeugbau, die Kunststoffspritzerei und die Verwaltung aufteilen. Seit 25 Jahren ist Lauer Harz im Raum Lüdenscheid ansässig. Das Unternehmen bietet das Komplettpaket von der Werkzeugkonstruktion über den Bau von Versuchs- und Serienwerkzeugen bis hin zur Musterung und Serienproduktion. Zu den Kunden gehören unter anderem Leopold Kostal Automobil Elektrik GmbH & Co. KG, Gira Giersiepen GmbH & Co. KG,  Otto Fuchs KG und Busch-Jaeger Elektro GmbH.Mittels Funkenerosion lassen sich leitfähige Werkstoffe beliebiger Härte hochpräzise und mit höchster Oberflächengüte bearbeiten. Das Maschinenbauunternehmen GF Machining Solutions hat dieses Verfahren im Laufe der vergangenen 50 Jahre ständig perfektioniert. Jetzt wollen die Ingenieure des Innovationsteams bei GF mit den neuen 3DS-Erosionsoberflächen die EDM-Technologie revolutionieren.

Insgesamt ergeben sich viele Vorteile für den Spritzgießer: Je leichter das Entformen vonstatten geht, desto wärmer kann der Kunststoff beim Entformungsprozess sein. Entsprechend weniger Zeit benötigt das Abkühlen. So konnte in manchen Fällen die Abkühlzeit mehr als halbiert werden. Das bedeutet, dass die Maschine in der gleichen Zeit doppelt so viele Teile auswirft. Die Produktivitätssteigerungen sind also erheblich.

Dieseleffekt eliminiert

Darüber hinaus eliminiert die 3DS-Technologie von GF Machining Solutions auch den sogenannten „Dieseleffekt“ nahezu vollständig. Die perfekt verrundete Oberfläche des Werkzeugs begünstigt

Ein Hälfte der Oberfläche wurde mit 3DS und die andere herkömmlich erodiert. Obwohl beide Flächen denselben Ra-Wert haben, unterscheiden sie sich optisch deutlich voneinander.
Bild: GF Machining Solutions

die Entlüftung beim Spritzgießen. Gaseinschlüsse werden so vermieden, was wiederum  Einbränden vorbeugt. In der Konsequenz müssen 3DS-Formen nicht so oft gereinigt werden und sind damit deutlich produktiver. Bei bestimmten Kunststoffarten – zum Beispiel jenen mit hohem Glasfaseranteil – ist ohne 3DS-Technologie eine gründliche Trockeneis-Reinigung der Spritzgussmaschine alle vier Stunden notwendig. Dank der 3DS-Technologie verlängert sich der Zyklus von 4,5 auf deutlich über 10 h. „So können unsere Kunden die Maschinen auch über Nacht laufen lassen und erhöhen so die Wirtschaftlichkeit“, ergänzt Harz.

Weniger empfindlich

Und es gibt noch einen weiteren Unterschied: Mit 3DS ist die Oberfläche des Spritzgießteils weniger empfindlich gegen Kratzer. Was diese Technologie gerade auch für die Produktion von empfindlichen und beanspruchten Sichtteilen sehr interessant macht: Ideale Einsatzfelder sind laut

Mikroskopische Aufnahme einer mit und ohne 3DS erodierten Oberfläche. Beide Flächen haben denselben Ra-Wert 0,8µ. In der unruhigeren Topograhie der linken Fläche ohne 3DS verhakt sich der Kunststoff und läßt sich so deutlich schwerer entformen als in der oberen, deutlich homogeneren Fläche, die mit der 3DS-Technologie hergestellt wurde.
Bild: GF Machining Solutions

Harz beispielsweise Armaturen, Verkleidungen, Abdeckungen und Griffe für das Fahrzeug­interieur, Haushaltsgeräte und die Verpackungsindustrie bis hin zu Handyschalen.

„Betrachtet man die Vorzüge der neuen 3DS-Technologie, so kann man davon ausgehen, dass sie sich schnell als Standard in der Industrie durchsetzt“, meint Kurt Harz. „Innovationen setzen sich ja meist von unten durch. Die 3DS-Technologie von GF Machining Solutions gilt noch als Geheimtipp. Noch. Denn ich behaupte, ich habe ein gutes Gespür für erfolgreiche Innovationen.“

Kontakt:

• Lauer Harz GmbH, www.lauerharz.de
• GF Machining Solutions GmbH, www.gfms.com/de