Ausstellernews Fakuma 2017

Schmelzmetall AG
Führender Hersteller von kupferbasierten Hochleistungswerkstoffen

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Fachartikel
Generative Fertigungsverfahren und Hovadur® K Hochleistungs – Kupferwerkstoffe für den Kunststoff-Formenbau
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Know-how und Entwicklung sind Basis, Herausforderung und Zukunftsperspektive zugleich

Seit der Gründung der SCHMELZMETALL AG im Jahre 1959 hat sich unser Unternehmen zum kompetenten Partner für spezielle Arten von aushärtbaren Kupferlegierungen entwickelt.

Schmelzmetall AG - Ariane-Brennkammer
Brennkammer einer Ariane 5. SCHMELZMETALL ist massgeblich an der Entwicklung der Legierung für die Brennkammern beteiligt, welche seit 1996 bei der Ariane 5 zum Einsatz kommen.

Heute ist die SCHMELZMETALL AG der führender Hersteller von Hochleistungswerkstoffen und durch eigene Niederlassungen sowie Partnerfirmen weltweit vertreten. Unsere HOVADUR® Werkstoffe stehen für höchste Qualität bei optimalem Preis-Leistungs-Verhältnis.

Aufbauend  auf  unserem  Fachwissen  aus  mehr als fünf Jahrzehnten beherrschen wir die Herstellung von Kupfer-Speziallegierungen im Vakuum. Dieses anspruchsvolle Produktionsverfahren garantiert eine hohe Gleichmässigkeit unserer Legierungen.

Zusammen mit der Beherrschung der Weiterverarbeitung zu Halbzeugen und Fertigteilen sowie dem Wissen über Einsatz und Anwendung der Legierungen ergeben sich für unsere Kunden einzigartige Vorteile:
Hochleistungswerkstoffe mit präzise abgestimmten Eigenschaften, die den unterschiedlichsten individuellen Anforderungen gerecht werden.


HOVADUR® Hochleistungswerkstoffe: Vom Rohmetall zum hochwertigen Fertigprodukt
Die durch SCHMELZMETALL produzierten HOVADUR® Speziallegierungen werden in induktiv beheizten Vakuum-Schmelz- und Giessanlagen erschmolzen und abgegossen. Dank diesem Verfahren werden eine hohe Reinheit der Legierung sowie spezielle technologische Eigenschaften erzielt. Zugleich werden negative Einflüsse auf die Umwelt ausgeschlossen.

Schmelzmetall AG - Hovadur® B in Getränkekasten-Werkzeug
Hovadur® B in Getränkekasten-Werkzeug

Ausgangsmaterial für alle Legierungen sind Reinmetalle wie Kupfer, Nickel, Kobalt und Vorlegierungen mit Chrom, Beryllium, Zirkon usw. Die Abgussgewichte liegen zwischen 500 kg und 1500 kg bei Verwendung einer oder mehrerer Kokillen.

Über Partnerfirmen erfolgt durch Schmieden, Walzen, Pressen und Ziehen die Umformung der Gussblöcke zu Halbzeugen.


Produktionsprozesse beherrschen – mit Qualität Kundennutzen schaffen
Nach der Umformung werden die Halbzeuge einer Wärmebehandlung unterzogen. Damit ergeben sich die geforderten Eigenschaften wie Härte sowie hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit.

Schmelzmetall AG - Systemkern für Schraubkappen-Werkzeug
Systemkern für Schraubkappen-Werkzeug

Nach der Wärmebehandlung werden die Halbzeuge auf ihre Eigenschaften wie Härte und Leitfähigkeit geprüft. Zusätzlich erfolgt eine zerstörungsfreie Materialprüfung mittels Ultraschall und/oder Wirbelstrom.


HOVADUR® Hochleistungswerkstoffe von SCHMELZMETALL kommen weltweit zum Einsatz
Unsere Produkte eignen sich für vielfältige industrielle Anwendungen und sind in vielen Bereichen des modernen Lebens unverzichtbar.

Schmelzmetall AG - Form zur CD-Beschichtung
Maske aus Hovadur®  K150 für CD-Bedampfung

Schweisstechnik
Ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit kombiniert mit werkstoffspezifischer maximaler Härte schaffen die Voraussetzungen für optimale Schweisseigenschaften und garantieren eine hohe Verschleissbeständigkeit der Elektroden. Aus diesen Gründen finden unsere Werkstoffe ein breites Anwendungsspektrum in der Widerstandsschweisstechnik, so beispielsweise im Rollnahtschweissen, im Punktschweissen sowie im Kreuzdrahtschweissen.

Giessereitechnik: Leichtmetall-Druckguss und Kokillenguss
Die herausragende Wärmeleitfähigkeit der HOVADUR® Speziallegierungen macht sie zum unerlässlichen Konstruktionswerkstoff der Giessereitechnik. Im Kokillenguss sowie bei Kolben für den Leichtmetall-Druckguss sind vor allem die Unempfindlichkeit gegen Brandrisse und die gegenüber herkömmlichen Werkstoffen bessere Kühlung von Vorteil.

Kunststoffformenbau
Durch die im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen um bis zu zehnfach höhere Wärmeleitfähigkeit ergeben sich verbesserte Möglichkeiten der Formtemperierung. Dies macht sich für den Kunden in kürzeren Zykluszeiten, in gesteigerter Werkstückqualität und in höheren Formstandzeiten bemerkbar.

Schmelzmetall AG - 6-fach Schraubkappenwerkzeug
6-fach Schraubkappenwerkzeug, Formeinsatz aus Hovadur® K350, Innenkern aus Hovadur® K265


Kupferwerkstoffe: Besondere Legierungen für anspruchsvolle Anwendungen
Elektrotechnik
Die hervorragenden physikalischen Eigenschaften unserer Speziallegierungen machen diese in der Elektroindustrie unentbehrlich, wenn es um Sicherheit und Zuverlässigkeit geht. Produkte mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und zugleich ausgezeichneter Verschleissbeständigkeit reduzieren den Wartungs- bzw. Reparaturaufwand von Anlagen auf ein Minimum.

Schmelzmetall AG - Kontaktfeder für Hochstromschalter
Kontaktfeder für Schaltelemente, Anwendung für Hochstromschalter

Weitere Anwendungen: Ihre Anforderungen, unsere Erfahrung
Das einzigartige Eigenschaftsprofil von Kupferlegierungen eröffnet ein breites Anwendungsspektrum. In vielen Fällen erweisen sich Kupferlegierungen als ideale Werkstoffe, um technologische Herausforderungen zu bewältigen. Dank unserer langjährigen Erfahrung können wir Kunden aufzeigen, wie sie durch Einsatz des richtigen Werkstoffes zu optimalen Problemlösungen kommen.


Herstellung von Fertigteilen – alles aus einer Hand Beratung in Werkstoff- Fragen und Engineering
Fertigteile

Die Herstellung von Fertigteilen nach kundenspezifischen Anforderungen ist eine besondere Stärke von SCHMELZMETALL. Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung in der Herstellung zahlreicher Komponenten können wir unseren Kunden interessante Angebote unterbreiten.

Schmelzmetall AG - Hovatop® Maschinendüse
Hovatop® Maschinendüse

Die Vorteile der Zusammenarbeit mit SCHMELZMETALL sind:
– klare Kostenkalkulation
– kein eigenes Produktionsrisiko

Engineering
Wir beraten unsere Kunden in der Evaluation und im Einsatz des optimalen Werkstoffes. Dank unserem umfassenden anwendungstechnischen Know-how können wir die Anforderungen von Kunden analysieren und sie von der Produktentwicklung bis hin zur Serienreife begleiten.


Fachartikel: Additiv gefertigte Komponenten für den Formenbau aus Hovadur® Kupferlegierungen
Die Forderung des globalisieren Marktes insbesondere für alle in Hochlohnländern produzierenden Unternehmen und Formenbauer ist so einfach wie gnadenlos. Eine exzellente Qualität des Spritzteils wird als selbstverständlich vorausgesetzt. Und das bei einem ständig wachsenden Kostendruck.  Damit sind die Anforderungen, die an das Spritzgießwerkzeug gestellt werden klar: beste Spritzteilqualität bei gleichzeitig kürzester Zykluszeit. Zudem sollen alle Komponenten kavitätsseitig- wie auch auf der „heißen Seite“  über die gesamte Lebensdauer des Spritzgießwerkzeuges möglichst unbeanstandet funktionieren.

Um die thermischen Anforderungen zu erfüllen ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit des gewählten Werkstoffes eine wichtige Voraussetzung. Diese Voraussetzung erfüllen die hochwertigen Hovadur® - Kupferlegierungen der Schmelzmetall AG.

Das Unternehmen wurde im Jahre 1959 im kleinsten Kanton der Schweiz, im Kanton Uri in Gurtnellen, gegründet. Von Beginn an lag der Fokus auf der Entwicklung von Kupfer-Legierungen mit den für diese Legierungen bestmöglichen Eigenschaften. Die von der Schmelzmetall AG hergestellten Hovadur® - Legierungen werden in einer Einheit im Vakuum erschmolzen und vergossen. Hierdurch verhindern wir die Kontamination mit Sauerstoff- und Wasserstoff, die als die Hauptursache für die Sprödigkeit derartiger Legierungen anzusehen ist. Als Ausgangswerkstoffe werden nur reinste Elemente, wie Nickel, Chrom oder Kobalt und Master-Legierungen eingesetzt. Am deutschen Standort, der Schmelzmetall Deutschland GmbH, wurde zudem ein CNC-Bearbeitungszentrum aufgebaut um flexibel und schnell Kundenwünschen- und Anforderungen gerecht zu werden.

Um zu verstehen, warum die Wärmeleitfähig eine entscheidende Rolle spielt bedienen wir uns der folgenden Gleichung
Q = ∆T * λ * A/s

Q ist dabei die transportierte Wärmemenge. Wirklich beeinflussbar sind dabei nur die Wärmeleitfähigkeit (λ ) des an der Wärmeleitung beteiligten Werkstoffes sowie der Weg s zum Kühlkanal. Beide Möglichkeiten bieten wir heute in Verbindung mit unseren Legierungen.

Als ein innovatives Unternehmen ist es für uns selbstverständlich, das wir bestrebt sind die Möglichkeiten der Kupfer-Legierungen stets weiter zu entwickeln. So sind und waren wir in diversen geförderten Entwicklungsprojekten aktiv. Im Rahmen dieser Projekte wurden über einen mehrjährigen Zeitraum sowohl das Laserstrahl-Auftragsschweißen (LMD- Laser Metal Deposition) wie auch das Laser-Generieren (SLM – Selective Laser Melting) entwickelt. 

Im Rahmen des in Deutschland bekannten „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ des BMWi wurden unter dem Arbeitstitel: Innovative Maschinenkomponenten aus Kupferwerkstoffen mit lokalem Verschleißschutz durch Laserstrahl-Auftragschweißen für das Spritzgießen von Kunststoffen mehrere Komponenten beleuchtet, wie etwa:

-  Maschinendüse
-  Anguss-Düse
-  Anguss-Spitze


Maschinedüse
Die Maschinendüse, als das Bindeglied zwischen Extruder und Spritzgießwerkzeug, hat ganz besondere Anforderungen zu erfüllen. So muss der Kunststoff über die Maschinendüse möglichst ohne Temperaturverlust, in das Spritzgießwerkzeug transportiert werden. Bei verlängerten Maschinendüsen aus Stahl ist daher eine externe Beheizung unumgänglich. Müssen diese tief ins Werkzeug eintauchen ist zudem kein Platz für eine externe Beheizung gegeben. Maschinendüsen, die nur aus einer Kupferlegierung gefertigt werden zeigen sehr schnell einen nicht akzeptablen Verschleiß-Rissbildung an der Düsenspitze. Mit jedem Schuss werden diese an das Spritzgießwerkzeug angeschlagen. Aufgrund des Unterschieds im thermischen Ausdehnungskoeffizienten ergeben sich Probleme am Gewinde, mit dem die Düse in den Extruder eingeschraubt ist.

Die hier beschriebenen Maschinendüsen werden daher so ausgeführt, das der Düsenkörper aus einer Kupferlegierung besteht, die Düsenspitze und das Gewinde verschleißgeschützt ausgeführt werden. So dass der Gewindebereich in Stahl und die Düsenspitze meist aus einer sehr verschleiß- und korrosionsbeständigen Kobaltbasislegierung ausgeführt ist. So läuft bei der in den Extruder eingeschraubten Maschinendüse das Gewinde Stahl in Stahl! Der Materialauftrag erfolgt dabei mittels Laserstrahlauftragsschweißen.

Schmelzmetall - Maschinendüse
LMD optimierte Maschinendüse


Anguss-Düse
Die Anguss-Düse als eine Komponente im Heißkanalsystem bei der  der Hauptverschleiß- bereich, der vordere kavitätsnahe Bereich ist, muss in diesem besonders verschleißgeschützt ausgeführt sein. Mittels Laserstrahlauftragsschweißen sollte ein frei von Rissen oder Lunker geeigneter Verschleißschutz realisiert werden, der die einwandfreie Funktion im Praxiseinsatz sicherstellt. Werden diese Bauteile doch mit Einspritzdrücken von 2.000 bar und höher belastet.  Im Weiteren muss ein zu hoher Wärmeeintrag in die Kavität meist vermieden werden.

Schmelzmetall - Anguss-Düse
Anguss-Düse Hovadur® K265 plus Stellite 21

Der vordere Bereich der im Bild dargestellten Anguss-Düse wurde mittels Stellite 21 ausgeführt. Wird dieser Bereich zu Großzügig gewählt kann es dazu führen, das dem Kunststoff zu viel an Wärme entzogen wird und es zu  Vorerstarrung oder Kristallisation kommt.

Daher wurde im Rahmen des Projektes in einem weiteren Entwicklungsschritt mit den Experten am Fraunhofer Institut für Lasertechnik FhG-ILT in Aachen eine alternative Lösung erarbeitet. So gelang es in einer Matrix aus eine Hovadur® - Legierung einen hohen Anteil an TiC einzubringen. Das Titancarbid übernimmt so die Aufgabe des Verschleißschutzes. 


Anguss-Spitze
Die folgende Grafik zeigt die Positionierung der Anguss-Spitze als Komponente im Heißkanalsystem am Beispiel eines Spritzgießwerkzeuges für Verschlüsse.  Die Spitze dieses Bauteils dichtet in dem Anguss-Einsatz und ist während des Einspritzvorganges aufgrund der hohen Einspritzdrücke besonders hoch belastet.

Schmelzmetall - Anguss-Spitze
Das Bild zeigt eine entsprechend optimierte Anguss-Spitze, bei der der vordere Bereich mittels Mikroauftragsschweißen mit Stellite 6 hoch verschleißfest ausgeführt wurde


Konturnahe Temperierung
Das direkte Laserformen, auch als Lasercusing oder Slective Laser Melting bekannt, ist ein Pulverbett basiertes generatives Fertigungsverfahren. Bei diesem werden Bauteile in Schichten von ca. 50 µm erstellt.

In einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Vorhaben 16IN0587; „InnoSurface“, unter dem Arbeitstitel: „Entwicklung von innovativen Werkzeugen auf der Basis oberflächenfunktionalisierter generativer gefertigter Formeneinsätze“ wurde der SLM Prozess auch für eine Hovadur® - Legierung entwickelt.

Dies versetzt uns in die Lage, die hohe Wärmeleitfähigkeit mit konturnaher Kühlung zu koppeln und so die kürzest mögliche Zykluszeit zu realisieren. Die Arbeiten im Projekt wurden an einem am Süddeutschen Kunststoffzentrum vorhandenen Vierfach-Werkzeug, ein Teelichtbecher-Werkzeug, in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Lasertechnik in Aachen ausgeführt.

In Abhängigkeit der Laserleistung ist es gelungen Dichten von über 99,5% gesichert  zu realisieren.

Schmelzmetall - Lichtmikroskopische Aufnahme
Lichtmikroskopische Aufnahme, polierter Querschliff, Hovadur® K220; Laserleitung: 800 W

Mit der entsprechend angepassten Wärmebehandlung lassen gesichert Eigenschaften in generativ gefertigten Bauteilen erzielen, die denen der oberen Datenblatt-Werte für Hovadur® K220 entsprechen.

Vergleichende Untersuchungen zur Zykluszeit an dem oben erwähnten Teelichtbecher-Werkzeug haben gezeigt, das eine weitere Reduzierung der Zykluszeit um bis zu 10% möglich ist. Quelle: Abschlussbericht InnoSurface – Projekt 16IN2587.


Anguss-Einsatz und Formkern
Nun wäre es vermessen zu behaupten, das in jedem Falle und für alle Bauteile die generativen  Verfahren vollumfänglich auch wirtschaftlich sind. Von daher war es unser Bestreben und auch die Forderung des Marktes, Bauteile auf hybride Weise herstellen zu können. Hierbei sollte der konventionell einfach zu fertigen Teil des Bauteils auch auf konventionelle und somit wirtschaftlich günstig Weise erstellt werden und nur der Bereich, der sehr komplex und oder mit konturnaher Kühlung ausgeführt sein muss, auf generativem Wege zu fertigen. Wesentlich dabei ist es darauf zu achten, das die erste generative Lage Riss- und Lunkerfrei  mit dem konventionell gefertigten Part angebunden ist.

Auf diese Weise wurden Bauteile wie ein Formkern und der Anguss-Einsatz (siehe Grafik) erstellt. Diese hybride Bauweise ist jedoch nicht nur für artgleiche Werkstoffe möglich sondern, wie am Beispiel Anguss-Einsatz zusehen, auch für die Kombination mit Stahl möglich. Bei der Auswahl des Stahls ist darauf zu achten, dass die Wärmebehandlungsparameter auf die Hovadur®  - Legierung abgestimmt sein müssen.  In Bild 5 sind diese Bauteile zu sehen.

Schmelzmetall - Formkern und Anguss-Einsatz
Formkern und Anguss-Einsatz in Hybridbauweise


Zusammenfassung
Stets war es unser Bestreben die Einsatzmöglichkeiten der von uns hergestellten Hovadur® - Legierungen immer weiter auszudehnen. Welche Möglichkeiten durch die neuen generativen Verfahren, sei es Pulver-Düse oder Pulver-Bett basierend, heute angeboten werden können, wurde anhand verschiedenen Bauteile aufgezeigt. Das Team der Schmelzmetall AG steht Ihnen hierzu jederzeit gerne beratend zu Seite und begleitet die Umsetzung bis zur Serienreife.


Fachartikel: Generative Fertigungsverfahren und Hovadur® K Hochleistungs – Kupferwerkstoffe
für den Kunststoff – Formenbau


Hovadur® K und B – Legierungen für den Kunststoff – Formenbau
Die Forderung des globalisieren Marktes insbesondere für alle in Hochlohnländern produzierenden Unternehmen und Formenbauer ist so einfach wie gnadenlos. Eine exzellente Qualität des Spritzteils wird als selbstverständlich vorausgesetzt. Und das bei einem ständig wachsenden Kostendruck.  Damit sind die Anforderungen, die an das Spritzgießwerkzeug gestellt werden klar: beste Spritzteilqualität bei gleichzeitig kürzester Zykluszeit.

Eine gute Spritzteilqualität erreicht man, wenn es gelingt, die über den Kunststoff eingebrachte Wärme so schnell wie möglich gleichmäßig entlang der Kavität zu verteilen umso eine gleichmäßige Werkzeugwandtemperatur einzustellen. Die kürzeste Zykluszeit erreicht man durch eine schnelle Wärmeableitung, um möglichst schnell von Einspritz- auf Entformungstemperatur abzukühlen. Um die thermischen Anforderungen zu erfüllen ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit des gewählten Werkstoffes eine wichtige Voraussetzung.

Diese Voraussetzung erfüllen die hochwertigen Kupferlegierungen.

Schmelzmetall - Hovadur Bild 1

Sowohl für die Hovadur® K wie auch für die Hovadur® B Werkstoffe hat Schmelzmetall die Unbedenklich- keitszertifizierung gemäß den in der EU gültigen Richtlinien nach §64 des Lebensmittel- und Futtermittelgesetzes erwirkt und hält entsprechende Zertifikate für seine Kunden bereit.


Hovadur® K und LMD
Wie kann das Potential, das ohne Frage in den Hovadur®-Legierungen steckt weiter genutzt und ausgebaut werden. Es ein häufig geäußerter Wunsch, somit Anforderung und Herausforderung zu gleich, die Hoch- wärmeleitfähigen Hovadur®-Legierungen einsetzen zu können, wenn es gelingt, diese den Anforderungen entsprechend verschleißgeschützt auszuführen. Und dies im idealen Falle lokal, genau wie es die Anwendung benötigt.

Gerade hier bietet das Laserstrahl- Auftragsschweißen, auch Laser Metal Deposition LMD genannt, vielfältige Möglichkeiten. Durch gezielte langjährige Entwicklungstätigkeit ist es Schmelzmetall gelungen, dieses Verfahren auch für die Hovadur® - Legierungen nutzbar zu machen. Bei diesem Verfahren wird mittels eines Schutzgasstromes z.B. Metallpulver zugeführt. Grundwerkstoff und Auftragswerkstoff werden durch einen Laser aufgeschmolzen und dadurch metallurgisch verbunden.

Die Möglichkeiten bei den Auftragswerkstoffen sind vielfältig, so kann durchaus auch eine Pulver-Mischung aus einer Kupferlegierung und Hartstoffpartikel gezielt aufgeschweißt werden. Die folgenden Bilder, einer Maschinendüse, Anguss-Düse oder Anguss-Spitze zeigen beispielhaft die sich ergebenden Ansätze.

Schmelzmetall - Hovadur Bild 2

Schmelzmetall - Hovadur Bild 3


Hovadur® K und SLM
Nach wie vor wird die Zykluszeit eines Spritzgießprozesses von der Abkühlung  Einspritz- auf  Entformungstemperatur bestimmt. Je schneller die Wärme abgeführt werden kann, umso schneller kann das Spritzteil entformt werden. Neben der hohen Wärmeleitfähigkeit der eingesetzten Formwerkstoffe im Kavitätsbereich, ist eine konturnahe Kühlung ein weiteres wichtiges Element, dieser Anforderung gerecht zu werden.

Schmelzmetall - Hovadur Bild 4


Im Rahmen eines F&E-Projektes wurde das Lasergenerieren (Selektive Laser Melting SLM), auch als Laserformen oder Lasercusing bekannt, für eine Hovadur – Legierung (K220) entwickelt und so ein objektiver Vergleich von konventionell gefertigten Formeinsätzen gegen generativ gefertigte Formeinsätze ermöglicht. Damit gibt es erstmals die Möglichkeit die hohe Wärmeleitfähigkeit mit konturnaher Kühlung zu kombinieren. Bei diesem Pulverbett-Verfahren werden mittels Laser aus dem Pulver Schicht für Schicht – in Schichtdicken von 30 – 50 µm - Bauteile aufgebaut.

Die Arbeiten im Projekt wurden an einem am Süddeutschen Kunststoffzentrum vorhandenen Vierfach-Werkzeug, ein Teelichtbecher-Werkzeug, in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Lasertechnik in Aachen ausgeführt.

In Abhängigkeit der Laserleistung ist es gelungen Dichten von über 99,5% gesichert  zu realisieren. Das SLM- Verfahren ermöglicht eine nahezu grenzenlose Konturfreiheit.

Schmelzmetall - Hovadur Bild 6
Abb. Zeigt einen aufgeschnittenen Formeinsatz aus Hovadur® K220 und die Kühlkanalführung

Die Vergleichsuntersuchungen zur Entformungstemperatur wurden für verschiedene Zykluszeiten durchgeführt. Begonnen mit 27,2 Sekunden wurde diese auf 10,8 Sekunden gesenkt. Verarbeitet wurde ein Polypropylen PP504P der Firma Sabic.

Deutlich zeigte sich, dass bereits mit konventionellen Formeinsätzen aus einer Hovadur®-Legierung die Zykluszeit gegenüber Einsätzen aus Stahl um bis zu 30% gesenkt werden kann. Vergleicht man zudem den konventionellen Formeinsatz aus Hovadur® K220 mit dem generierten Formeinsatz aus Hovadur® K220 so erkennt man, das eine weitere Zykluszeitreduktion von bis zu 10% möglich ist.

Die folgende Grafik zeigt die ermittelten Entformungstemperaturen, die mittels einer Thermokamera gemessen wur
den. Dies sowohl für die konventionellen Formeinsätze wie für die generativ gefertigten Formeinsätze.
KonventionellGenerativ
 
Schmelzmetall - Hovadur Bild 5

Mit der entsprechend angepassten Wärmebehandlung lassen gesichert Eigenschaften in generativ gefertigten Bauteilen erzielen, die denen der oberen Datenblatt-Werte für Hovadur® K220 entsprechen.

Neben den thermischen Untersuchungen wurden auch Untersuchungen zum Verschleißverhalten generativ gefertigter Formeinsätze durchgeführt. Für diese Untersuchungen wurde ein Polyamid (PA) mit 50% Glasfaseranteil verarbeitet. Die Formkerne wurden mittels Ätztechnik funktionalisiert; es wurden Rauten an der Stirn- und Mantelfläche erzeugt, beschichtet und mittels µ-scan einem berührungslosen Oberflächenmessgerät vermessen. Das beste Verschleißverhalten wurde an Formeinsätzen ermittelt, die mit „Chemisch Nickel“ (CNBV) der Firma NovoPlan beschichtet wurden.

Gegenwärtig liegen die Aufbauraten für Hovadur® K220 bei ca. 4 cm3 / Stunde. Oder auf den reinen SLM-Prozess bezogen bei ~ 20 €/cm3. Dies ist jedoch nur eine Momentaufnahme, die Aufbauraten werden steigen und der SLM-Prozess für unsere Hovadur®-Legierungen somit sukzessive wirtschaftlicher.

Unser Bestreben war es daher bereits jetzt eine Antwort geben zu können. Nicht immer muss das ganze Bauteil, der ganze Formeinsatz mittels SLM generiert aufgebaut werden. Vielfach ist es nur in dem Bereich notwendig eine aufwendige konturnahe Kühlung anzubieten, wo diese auch gebraucht wird. So lassen sich Formeinsätze auf hybride Weise herstellen, konventionelle gepaart mit generativer Fertigung ermöglicht eine wesentlich wirtschaftlichere Herstellung von Formeinsätzen. Und dies nicht nur Artgleich, sondern auch in der Kombination mit angepassten Stählen. So lassen sich neben einer Zykluszeitreduktion gegebenenfalls auch Energieeinsparungen erreichen.

Schmelzmetall - Hovadur Bild 7

Um die, an die heutigen Spritzgießwerkzeuge gestellten Anforderungen erfüllen zu können müssen vielfältige Aspekte bei deren Konstruktion bedacht werden. Es gilt die an die jeweiligen Werkzeugkomponenten gestellten Ansprüche und die auf diese einwirkenden Beanspruchungen zu erkennen und die geeigneten Maßnahmen abzuleiten.

In vielen Fällen können Kupferlegierungen einen sehr großen Beitrag zur Erfüllung der Forderung nach bester Spritzteilqualität und kürzester Zykluszeit erbringen. Mitunter ist eine Kombination verschiedener Werkstoffe der ideale Weg, dies kann durch Beschichtungen oder Verbundtechnologien erreicht werden.

Zudem bieten die generativen Fertigungsverfahren wie Laser Metal Deposition LMD, auch als Laserauf- tragsschweißen bekannt und das Selektive Laser Melting SLM, auch als  Lasercusing oder Laserschmelzen bekannt, enorme Möglichkeiten, die es gilt zu nutzen um wettbewerbsfähig zu bleiben.

Zudem ist Schmelzmetall ein Partner, der sehr innovativ auch neue Wege beschreitet, um auch in der Zukunft Antworten geben zu können.


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