Ausstellernews Fakuma 2021

Schmelzmetall AG
F√ľhrender Hersteller von kupferbasierten Hochleistungswerkstoffen

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Seit 1959 ist die SCHMELZMETALL-Gruppe f√ľhrender Hersteller von kupferbasierten Hochleistungs- werkstoffen.

Vertreten sind wir auf der ganzen Welt durch international agierende Verkaufsteams und Niederlassungen. Unsere HOVADUR® Werkstoffe stehen f√ľr h√∂chste Qualit√§t und ein faires Preis-Leistungs-Verh√§ltnis.

Durch mehr als 50 Jahre Erfahrung in der Herstellung von Kupferlegierungen im Hochvakuum erreichen wir die hohe qualitative Gleichmäßigkeit unserer Werkstoffe. Wir beherrschen die Weiterverarbeitung zu Halbzeugen und Fertigteilen und wissen, wie sich unsere Werkstoffe optimal in Ihren Aufgabengebieten und Anwendungen einsetzen lassen.

Zusammen mit der Beherrschung der Weiterverarbeitung zu Halbzeugen und Fertigteilen sowie dem Wissen √ľber Einsatz und Anwendung der Legierungen ergeben sich f√ľr unsere Kunden einzigartige Vorteile:

Hochleistungswerkstoffe mit präzise abgestimmten Eigenschaften, die den unterschiedlichsten individuellen Anforderungen gerecht werden.

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


Legierungen & Formate

HOVADUR® Legierungen

Ausgangsmaterial f√ľr alle Legierungen sind Rohmetalle wie Kupfer, Nickel, Kobalt, Chrom, Beryllium und Zirkon. Diese Metalle werden gewichtsm√§√üig vorbereitet und in den Tiegel des Vakuum-Ofens eingef√ľllt.

Das Nachchargieren w√§hrend des Schmelzvorgangs erfolgt √ľber eine Schleusenkammer. Nach abgeschlossenem Schmelzvorgang wird die Legierung unter Vakuum in eine oder mehrere Kokillen abgegossen.

Dank diesem Verfahren, unter v√∂lligem Luftausschluss, wird eine sehr hohe Reinheit und Qualit√§t der Legierung erzielt. Negative Umwelteinfl√ľsse werden v√∂llig ausgeschlossen.

√úber Partnerunternehmen erfolgt durch Schmieden, Walzen, Pressen und Ziehen die Umformung der Gussbl√∂cke zu Halbzeugen. Diese werden anschlie√üend w√§rmebehandelt. Dadurch erreichen wir die gew√ľnschten Werk
stoffeigenschaften (Härte, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit).

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Schmelzmetall - HOVADUR Legierungen


Sonderlegierungen

HOVADUR®-Werkstoffe stehen f√ľr h√∂chste Qualit√§t.
Seit 1959 ist die SCHMELZMETALL-Gruppe f√ľhrender Hersteller von kupferbasierten Hochleistungswerkstoffen.

Sie erhalten maßgeschneiderte Hochleistungswerkstoffe mit präzise, auf Ihre Anforderungen, abgestimmten Eigenschaften.

Auch wenn es darum geht Spezialprodukte zu entwickeln und den optimalen Werkstoff zu liefern, sind wir Ihr kompetenter Partner. Selbst Mengen unter 1000 kg sind realisierbar!

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Schmelzmetall - Sonderlegierungen


Formate

Vorgefertigte HOVADUR® Legierungen:

HOVADUR® Legierungen werden von uns in folgenden Formen angeboten:
‚ÄĘ Stangen >>>
‚ÄĘ Ronden und Ringe >>>
‚ÄĘ Schmiedeplatten >>>
‚ÄĘ Gussbolzen und -bl√∂cke >>>
‚ÄĘ Fertigteile >>>

SCHMELZMETALL bietet Ihnen Schmiedest√ľcke bis zu einem Gewicht von 1500 kg an. Zuschnitte, Sonderabmessungen und Profile fertigen wir nach Ihren W√ľnschen. Durch unser umfangreiches Lager ist es in den meisten F√§llen m√∂glich innerhalb k√ľrzester Zeit zu liefern.

Ihr Produkt muss √ľber besondere Eigenschaften verf√ľgen? Kein Problem! Als Spezialist stellen wir uns gerne neuen Herausforderungen.

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Schmelzmetall - Formate


Anwendungen

HOVADUR®: Besondere Legierungen f√ľr besondere Anwendungen

SCHMELZMETALL-Legierungen sind weltweit gefragt, wenn besondere Werte bei Wärmeleitfähigkeit, elektrischer Leitfähigkeit, Festigkeit und Gleiteigenschaft gefordert sind.

Wir stehen f√ľr eine kompetente technische Beratung, liefern Ihnen vorgefertigte Werkst√ľcke oder √ľbernehmen die Neukonstruktion Ihrer bestehenden Bauteile, auf Wunsch nat√ľrlich gerne auch nach Vorlage Ihres Musters. Die problemlose Abwicklung Ihrer Auftr√§ge wird durch die Qualit√§t und Bandbreite unseres internen Maschinenparks sowie die langj√§hrige Erfahrung unseres qualifizierten und engagierten Fertigungsteams gew√§hrleistet.

Ihre Vorteile liegen auf der Hand:
‚ÄĘ Ein Ansprechpartner
‚ÄĘ Ein Preis
‚ÄĘ 100% SCHMELZMETALL-Qualit√§t

Schmelzmetall - Anwendungen


Widerstandsschweißtechnik
HOVADUR® Legierungen kombinieren ausgezeichnete elektrische Leitf√§higkeit mit werkstoffspezifischer, maximaler H√§rte.

Unsere Legierungen zeichnen sich aus durch:
‚ÄĘ
Optimale Schweißeigenschaften
‚ÄĘ Hohe Verschlei√übest√§ndigkeit

Ihre Vorteile:
‚ÄĘ Erh√∂hung der Prozesssicherheit
‚ÄĘ Erh√∂hung der Standzeit
‚ÄĘ Verringerung der Maschinenstillstandzeiten

Unser Produktportfolio:
‚ÄĘ Elektroden
‚ÄĘ Elektrodenhalter
‚ÄĘ Sonder-Elektroden
‚ÄĘ Schwei√ükabel
‚ÄĘ Lamellenb√§nder
‚ÄĘ Schwei√ürollen
‚ÄĘ Zangenarme

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Schmelzmetall - Widerstandsschweißtechnik


Kunststoff-Formenbau
Die Anforderungen an die heutigen Spritzgie√üwerkzeuge sind zum Teil gegens√§tzlich. So muss die beste Spritzteilqualit√§t bei k√ľrzester Zykluszeit realisiert werden. HOVADUR® Legierungen kombinieren zahlreiche Eigenschaften, die hierbei einen wesentlichen Beitrag leisten.

Unsere Legierungen zeichnen sich aus durch:
‚ÄĘ
Hohe Wärmeleitfähigkeit
‚ÄĘ Hohe Bruchdehnung
‚ÄĘ Gute Bearbeitbarkeit
‚ÄĘ Gute Oberfl√§chenbeschichtbarkeit
‚ÄĘ Gute Oberfl√§chenstrukturierbarkeit
‚ÄĘ Gute chemische Best√§ndigkeit

Ihre Vorteile:
‚ÄĘ K√ľrzeste Zykluszeit
‚ÄĘ H√∂chste Spritzteilqualit√§t
‚ÄĘ Hohe Wertsch√∂pfung
‚ÄĘ Niedrigere Bearbeitungskosten
‚ÄĘ Konturnahe Temperierung

Unser Produktportfolio:
‚ÄĘ Halbzeuge f√ľr Ihren Formenbau
‚ÄĘ Konturnah vorbearbeitete Formkerne
‚ÄĘ Stahl-/Kupfer-Verbundl√∂sungen gem√§√ü Ihren Vorgaben
‚ÄĘ Einspritzd√ľsen und Vorkammerbuchsen
‚ÄĘ Generativ erzeugte Formkerne

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Schmelzmetall - Kunststoff-Formenbau


Gießereitechnik

Die HOVADUR®-Speziallegierungen mit ihrer herausragenden W√§rmeleitf√§higkeit sind wesentliche Konstruk- tions-Werkstoffe in der Gie√üereitechnik.

Ihre Vorteile:
‚ÄĘ Geringer Kolbenverschlei√ü
‚ÄĘ Erh√∂hung der Lebzeiten der Gie√ükammern
‚ÄĘ Einfache Handhabung des Kolbensystems

Unser Produktportfolio:
‚ÄĘ Gie√ükolben
‚ÄĘ Kolbenadaptersysteme
‚ÄĘ Gie√ükammern
‚ÄĘ Entl√ľftungssysteme
‚ÄĘ Stranggusskokillen

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Schmelzmetall - Gießereitechnik


Elektrotechnik
Unsere HOVADUR®-Speziallegierungen sind durch ihre hervorragenden physikalischen Eigenschaften unentbehrlich, wenn es um Sicherheit und Zuverl√§ssigkeit geht.

HOVADUR®-Legierungen zeichnen sich aus durch:
‚ÄĘ Hohe elektrische Leitf√§higkeit
‚ÄĘ Ausgezeichnete Langlebigkeit (LONG LIFE CYCLE)

Ihre Vorteile:
‚ÄĘ Optimale Kombination aus hoher Festigkeit und guter Leitf√§higkeit
‚ÄĘ Geeignet f√ľr Vakuumanwendungen
‚ÄĘ Magnetisch neutrales Verhalten

Unser Produktportfolio:
‚ÄĘ Kontaktfedern
‚ÄĘ Hochstromschalter
‚ÄĘ Kerne f√ľr Magnetspulen
‚ÄĘ Polverbinder
‚ÄĘ Spule f√ľr HMFL (High Magnetic Field Laboratory)
‚ÄĘ Kurzschlussl√§uferringe

Mit unseren HOVADUR®-Speziallegierungen reduzieren Sie den Wartungs- bzw. Reparaturaufwand Ihrer Anlagen auf ein Minimum.

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Schmelzmetall - Elektrotechnik


Maschinenbau

HOVADUR®- und HOVADUR® B-Legierungen – die besonderen Konstruktionswerkstoffe im Maschinenbau

HOVADUR®- und HOVADUR® B-Legierungen zeichnen sich aus durch:
‚ÄĘ Hervorragende W√§rmeleitf√§higkeit
‚ÄĘ Besondere Gleiteigenschaften
‚ÄĘ Au√üerordentliche Best√§ndigkeit gegen viele chemische Substanzen
‚ÄĘ Funkenfreiheit (Explosionsschutz!)

Ihre Vorteile:
‚ÄĘ Hohe H√§rte- und Druckfestigkeit
‚ÄĘ Wartungsfreundlich
‚ÄĘ Hohe Verschlei√üfestigkeit
‚ÄĘ Gute Zerspanbarkeit
‚ÄĘ Hohe Korrosionsbest√§ndigkeit

Unser Produktportfolio:
‚ÄĘ Keilleisten
‚ÄĘ Schlie√üleisten
‚ÄĘ Lagerbuchsen
‚ÄĘ Gleit- und F√ľhrungselemente

HOVADUR®-Legierungen eigenen sich in idealer Weise f√ľr hochbelastete Lager, chemikalien-resistente Armaturen, funkenfreie Bauteile sowie w√§rmeleitf√§hige Komponenten f√ľr den Sondermaschinenbau.

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Schmelzmetall - Maschinenbau


Gleitlager

Durch ihre au√üergew√∂hnliche Kombination von Festigkeit, Korrosionsbest√§ndigkeit und Gleiteigenschaften sind unsere HOVADUR® B-Legierungen hervorragend f√ľr den Einsatz als hochbelastete Gleitlager geeignet.

Buchsen und Linearf√ľhrungen aus HOVADUR® B kommen dann zum Einsatz, wenn Standard-Legierungen, wie z. B. Rotguss, √ľberfordert sind.

Schmelzmetall - Gleitlager

Wenn Lager mit au√üergew√∂hnlichen Anforderungen und extremen Belastungen n√∂tig sind, verlassen wir uns auf unseren Partner Materion und deren Kupfer-Nickel-Zinn Toughmet® Legierungen.

‚ĖļMehr Informationen finden Sie hier.

Schmelzmetall - Gleitlager Bild 2


Qualität

Prozesse beherrschen und mit Qualität Kundennutzen schaffen
SCHMELZMETALL verf√ľgt √ľber ein gruppen√ľbergreifendes Management-System. Wir sind zertifiziert f√ľr die Entwicklung, die Herstellung und den Vertrieb von Halbzeugen und Fertigteilen aus Kupfer- und Nickellegierungen. Unser Zertifizierungspartner ist Bureau Veritas Certification.

Unser Qualit√§tsbewusstsein dr√ľckt sich in einem konsequenten, gruppenweiten Prozessmanagement aus. Die SCHMELZMETALL-Gruppe ist nach SN EN ISO 9001:2015 zertifiziert.

‚ĖļUnsere Zertifikate finden Sie hier.

Schmelzmetall - Qualität


Downloads
Flyer Generative Fertigungsverfahren (PDF-Datei)
Flyer Kupferpulver (PDF-Datei)


Fachartikel: Additiv gefertigte Komponenten f√ľr den Formenbau aus Hovadur® Kupferlegierungen
Die Forderung des globalisieren Marktes insbesondere f√ľr alle in Hochlohnl√§ndern produzierenden Unternehmen und Formenbauer ist so einfach wie gnadenlos. Eine exzellente Qualit√§t des Spritzteils wird als selbstverst√§ndlich vorausgesetzt. Und das bei einem st√§ndig wachsenden Kostendruck.  Damit sind die Anforderungen, die an das Spritzgie√üwerkzeug gestellt werden klar: beste Spritzteilqualit√§t bei gleichzeitig k√ľrzester Zykluszeit. Zudem sollen alle Komponenten kavit√§tsseitig- wie auch auf der ‚Äěhei√üen Seite“  √ľber die gesamte Lebensdauer des Spritzgie√üwerkzeuges m√∂glichst unbeanstandet funktionieren.

Um die thermischen Anforderungen zu erf√ľllen ist eine hohe W√§rmeleitf√§higkeit des gew√§hlten Werkstoffes eine wichtige Voraussetzung. Diese Voraussetzung erf√ľllen die hochwertigen Hovadur® - Kupferlegierungen der Schmelzmetall AG.

Das Unternehmen wurde im Jahre 1959 im kleinsten Kanton der Schweiz, im Kanton Uri in Gurtnellen, gegr√ľndet. Von Beginn an lag der Fokus auf der Entwicklung von Kupfer-Legierungen mit den f√ľr diese Legierungen bestm√∂glichen 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 f√ľr die Spr√∂digkeit 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 Kundenw√ľnschen- und Anforderungen gerecht zu werden.

Um zu verstehen, warum die Wärmeleitfähig eine entscheidende Rolle spielt bedienen wir uns der folgenden Gleichung
Q = ‚ąÜT * őĽ * A/s

Q ist dabei die transportierte W√§rmemenge. Wirklich beeinflussbar sind dabei nur die W√§rmeleitf√§higkeit (őĽ ) des an der W√§rmeleitung beteiligten Werkstoffes sowie der Weg s zum K√ľhlkanal. Beide M√∂glichkeiten bieten wir heute in Verbindung mit unseren Legierungen.

Als ein innovatives Unternehmen ist es f√ľr uns selbstverst√§ndlich, das wir bestrebt sind die M√∂glichkeiten der Kupfer-Legierungen stets weiter zu entwickeln. So sind und waren wir in diversen gef√∂rderten Entwicklungsprojekten aktiv. Im Rahmen dieser Projekte wurden √ľber einen mehrj√§hrigen Zeitraum sowohl das Laserstrahl-Auftragsschwei√üen (LMD- Laser Metal Deposition) wie auch das Laser-Generieren (SLM – Selective Laser Melting) entwickelt. 

Im Rahmen des in Deutschland bekannten ‚ÄěZentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ des BMWi wurden unter dem Arbeitstitel: Innovative Maschinenkomponenten aus Kupferwerkstoffen mit lokalem Verschlei√üschutz durch Laserstrahl-Auftragschwei√üen f√ľr das Spritzgie√üen von Kunststoffen mehrere Komponenten beleuchtet, wie etwa:

-  Maschinend√ľse
-  Anguss-D√ľse
-  Anguss-Spitze


Maschined√ľse
Die Maschinend√ľse, als das Bindeglied zwischen Extruder und Spritzgie√üwerkzeug, hat ganz besondere Anforderungen zu erf√ľllen. So muss der Kunststoff √ľber die Maschinend√ľse m√∂glichst ohne Temperaturverlust, in das Spritzgie√üwerkzeug transportiert werden. Bei verl√§ngerten Maschinend√ľsen aus Stahl ist daher eine externe Beheizung unumg√§nglich. M√ľssen diese tief ins Werkzeug eintauchen ist zudem kein Platz f√ľr eine externe Beheizung gegeben. Maschinend√ľsen, die nur aus einer Kupferlegierung gefertigt werden zeigen sehr schnell einen nicht akzeptablen Verschlei√ü-Rissbildung an der D√ľsenspitze. Mit jedem Schuss werden diese an das Spritzgie√üwerkzeug angeschlagen. Aufgrund des Unterschieds im thermischen Ausdehnungskoeffizienten ergeben sich Probleme am Gewinde, mit dem die D√ľse in den Extruder eingeschraubt ist.

Die hier beschriebenen Maschinend√ľsen werden daher so ausgef√ľhrt, das der D√ľsenk√∂rper aus einer Kupferlegierung besteht, die D√ľsenspitze und das Gewinde verschlei√ügesch√ľtzt ausgef√ľhrt werden. So dass der Gewindebereich in Stahl und die D√ľsenspitze meist aus einer sehr verschlei√ü- und korrosionsbest√§ndigen Kobaltbasislegierung ausgef√ľhrt ist. So l√§uft bei der in den Extruder eingeschraubten Maschinend√ľse das Gewinde Stahl in Stahl! Der Materialauftrag erfolgt dabei mittels Laserstrahlauftragsschwei√üen.

Schmelzmetall - Maschinend√ľse
LMD optimierte Maschinend√ľse


Anguss-D√ľse
Die Anguss-D√ľse als eine Komponente im Hei√ükanalsystem bei der  der Hauptverschlei√ü- bereich, der vordere kavit√§tsnahe Bereich ist, muss in diesem besonders verschlei√ügesch√ľtzt ausgef√ľhrt sein. Mittels Laserstrahlauftragsschwei√üen sollte ein frei von Rissen oder Lunker geeigneter Verschlei√üschutz realisiert werden, der die einwandfreie Funktion im Praxiseinsatz sicherstellt. Werden diese Bauteile doch mit Einspritzdr√ľcken von 2.000 bar und h√∂her belastet.  Im Weiteren muss ein zu hoher W√§rmeeintrag in die Kavit√§t meist vermieden werden.

Schmelzmetall - Anguss-D√ľse
Anguss-D√ľse Hovadur® K265 plus Stellite 21

Der vordere Bereich der im Bild dargestellten Anguss-D√ľse wurde mittels Stellite 21 ausgef√ľhrt. Wird dieser Bereich zu Gro√üz√ľgig gew√§hlt kann es dazu f√ľhren, das dem Kunststoff zu viel an W√§rme 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 f√ľr Lasertechnik FhG-ILT in Aachen eine alternative L√∂sung erarbeitet. So gelang es in einer Matrix aus eine Hovadur® - Legierung einen hohen Anteil an TiC einzubringen. Das Titancarbid √ľbernimmt so die Aufgabe des Verschlei√üschutzes. 


Anguss-Spitze
Die folgende Grafik zeigt die Positionierung der Anguss-Spitze als Komponente im Hei√ükanalsystem am Beispiel eines Spritzgie√üwerkzeuges f√ľr Verschl√ľsse.  Die Spitze dieses Bauteils dichtet in dem Anguss-Einsatz und ist w√§hrend des Einspritzvorganges aufgrund der hohen Einspritzdr√ľcke besonders hoch belastet.

Schmelzmetall - Anguss-Spitze
Das Bild zeigt eine entsprechend optimierte Anguss-Spitze, bei der der vordere Bereich mittels Mikroauftragsschwei√üen mit Stellite 6 hoch verschlei√üfest ausgef√ľhrt 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 ¬Ķm erstellt.

In einem vom Bundesministerium f√ľr Wirtschaft und Technologie gef√∂rderten Vorhaben 16IN0587; ‚ÄěInnoSurface“, unter dem Arbeitstitel: ‚ÄěEntwicklung von innovativen Werkzeugen auf der Basis oberfl√§chenfunktionalisierter generativer gefertigter Formeneins√§tze“ wurde der SLM Prozess auch f√ľr eine Hovadur® - Legierung entwickelt.

Dies versetzt uns in die Lage, die hohe W√§rmeleitf√§higkeit mit konturnaher K√ľhlung zu koppeln und so die k√ľrzest m√∂gliche Zykluszeit zu realisieren. Die Arbeiten im Projekt wurden an einem am S√ľddeutschen Kunststoffzentrum vorhandenen Vierfach-Werkzeug, ein Teelichtbecher-Werkzeug, in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut f√ľr Lasertechnik in Aachen ausgef√ľhrt.

In Abh√§ngigkeit der Laserleistung ist es gelungen Dichten von √ľber 99,5% gesichert  zu realisieren.

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

Mit der entsprechend angepassten W√§rmebehandlung lassen gesichert Eigenschaften in generativ gefertigten Bauteilen erzielen, die denen der oberen Datenblatt-Werte f√ľr 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 РProjekt 16IN2587.


Anguss-Einsatz und Formkern
Nun w√§re es vermessen zu behaupten, das in jedem Falle und f√ľr alle Bauteile die generativen  Verfahren vollumf√§nglich auch wirtschaftlich sind. Von daher war es unser Bestreben und auch die Forderung des Marktes, Bauteile auf hybride Weise herstellen zu k√∂nnen. Hierbei sollte der konventionell einfach zu fertigen Teil des Bauteils auch auf konventionelle und somit wirtschaftlich g√ľnstig Weise erstellt werden und nur der Bereich, der sehr komplex und oder mit konturnaher K√ľhlung ausgef√ľhrt 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 f√ľr artgleiche Werkstoffe m√∂glich sondern, wie am Beispiel Anguss-Einsatz zusehen, auch f√ľr die Kombination mit Stahl m√∂glich. Bei der Auswahl des Stahls ist darauf zu achten, dass die W√§rmebehandlungsparameter auf die Hovadur®  - Legierung abgestimmt sein m√ľssen.  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 Einsatzm√∂glichkeiten der von uns hergestellten Hovadur® - Legierungen immer weiter auszudehnen. Welche M√∂glichkeiten durch die neuen generativen Verfahren, sei es Pulver-D√ľse oder Pulver-Bett basierend, heute angeboten werden k√∂nnen, 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
f√ľr den Kunststoff – Formenbau


Hovadur® K und B – Legierungen f√ľr den Kunststoff – Formenbau
Die Forderung des globalisieren Marktes insbesondere f√ľr alle in Hochlohnl√§ndern produzierenden Unternehmen und Formenbauer ist so einfach wie gnadenlos. Eine exzellente Qualit√§t des Spritzteils wird als selbstverst√§ndlich vorausgesetzt. Und das bei einem st√§ndig wachsenden Kostendruck.  Damit sind die Anforderungen, die an das Spritzgie√üwerkzeug gestellt werden klar: beste Spritzteilqualit√§t bei gleichzeitig k√ľrzester Zykluszeit.

Eine gute Spritzteilqualit√§t erreicht man, wenn es gelingt, die √ľber den Kunststoff eingebrachte W√§rme so schnell wie m√∂glich gleichm√§√üig entlang der Kavit√§t zu verteilen umso eine gleichm√§√üige Werkzeugwandtemperatur einzustellen. Die k√ľrzeste Zykluszeit erreicht man durch eine schnelle W√§rmeableitung, um m√∂glichst schnell von Einspritz- auf Entformungstemperatur abzuk√ľhlen. Um die thermischen Anforderungen zu erf√ľllen ist eine hohe W√§rmeleitf√§higkeit des gew√§hlten Werkstoffes eine wichtige Voraussetzung.

Diese Voraussetzung erf√ľllen die hochwertigen Kupferlegierungen.

Schmelzmetall - Hovadur Bild 1

Sowohl f√ľr die Hovadur® K wie auch f√ľr die Hovadur® B Werkstoffe hat Schmelzmetall die Unbedenklich- keitszertifizierung gem√§√ü den in der EU g√ľltigen Richtlinien nach ¬ß64 des Lebensmittel- und Futtermittelgesetzes erwirkt und h√§lt entsprechende Zertifikate f√ľr 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 h√§ufig ge√§u√üerter Wunsch, somit Anforderung und Herausforderung zu gleich, die Hoch- w√§rmeleitf√§higen Hovadur®-Legierungen einsetzen zu k√∂nnen, wenn es gelingt, diese den Anforderungen entsprechend verschlei√ügesch√ľtzt auszuf√ľhren. Und dies im idealen Falle lokal, genau wie es die Anwendung ben√∂tigt.

Gerade hier bietet das Laserstrahl- Auftragsschwei√üen, auch Laser Metal Deposition LMD genannt, vielf√§ltige M√∂glichkeiten. Durch gezielte langj√§hrige Entwicklungst√§tigkeit ist es Schmelzmetall gelungen, dieses Verfahren auch f√ľr die Hovadur® - Legierungen nutzbar zu machen. Bei diesem Verfahren wird mittels eines Schutzgasstromes z.B. Metallpulver zugef√ľhrt. Grundwerkstoff und Auftragswerkstoff werden durch einen Laser aufgeschmolzen und dadurch metallurgisch verbunden.

Die M√∂glichkeiten bei den Auftragswerkstoffen sind vielf√§ltig, so kann durchaus auch eine Pulver-Mischung aus einer Kupferlegierung und Hartstoffpartikel gezielt aufgeschwei√üt werden. Die folgenden Bilder, einer Maschinend√ľse, Anguss-D√ľse oder Anguss-Spitze zeigen beispielhaft die sich ergebenden Ans√§tze.

Schmelzmetall - Hovadur Bild 2

Schmelzmetall - Hovadur Bild 3


Hovadur® K und SLM
Nach wie vor wird die Zykluszeit eines Spritzgie√üprozesses von der Abk√ľhlung  Einspritz- auf  Entformungstemperatur bestimmt. Je schneller die W√§rme abgef√ľhrt werden kann, umso schneller kann das Spritzteil entformt werden. Neben der hohen W√§rmeleitf√§higkeit der eingesetzten Formwerkstoffe im Kavit√§tsbereich, ist eine konturnahe K√ľhlung 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, f√ľr eine Hovadur – Legierung (K220) entwickelt und so ein objektiver Vergleich von konventionell gefertigten Formeins√§tzen gegen generativ gefertigte Formeins√§tze erm√∂glicht. Damit gibt es erstmals die M√∂glichkeit die hohe W√§rmeleitf√§higkeit mit konturnaher K√ľhlung zu kombinieren. Bei diesem Pulverbett-Verfahren werden mittels Laser aus dem Pulver Schicht f√ľr Schicht – in Schichtdicken von 30 – 50 ¬Ķm - Bauteile aufgebaut.

Die Arbeiten im Projekt wurden an einem am S√ľddeutschen Kunststoffzentrum vorhandenen Vierfach-Werkzeug, ein Teelichtbecher-Werkzeug, in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut f√ľr Lasertechnik in Aachen ausgef√ľhrt.

In Abh√§ngigkeit der Laserleistung ist es gelungen Dichten von √ľber 99,5% gesichert  zu realisieren. Das SLM- Verfahren erm√∂glicht eine nahezu grenzenlose Konturfreiheit.

Schmelzmetall - Hovadur Bild 6
Abb. Zeigt einen aufgeschnittenen Formeinsatz aus Hovadur® K220 und die K√ľhlkanalf√ľhrung

Die Vergleichsuntersuchungen zur Entformungstemperatur wurden f√ľr verschiedene Zykluszeiten durchgef√ľhrt. 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 Formeins√§tzen aus einer Hovadur®-Legierung die Zykluszeit gegen√ľber Eins√§tzen 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% m√∂glich ist.

Die folgende Grafik zeigt die ermittelten Entformungstemperaturen, die mittels einer Thermokamera gemessen wur
den. Dies sowohl f√ľr die konventionellen Formeins√§tze wie f√ľr die generativ gefertigten Formeins√§tze.
KonventionellGenerativ
 
Schmelzmetall - Hovadur Bild 5

Mit der entsprechend angepassten W√§rmebehandlung lassen gesichert Eigenschaften in generativ gefertigten Bauteilen erzielen, die denen der oberen Datenblatt-Werte f√ľr Hovadur® K220 entsprechen.

Neben den thermischen Untersuchungen wurden auch Untersuchungen zum Verschlei√üverhalten generativ gefertigter Formeins√§tze durchgef√ľhrt. F√ľr diese Untersuchungen wurde ein Polyamid (PA) mit 50% Glasfaseranteil verarbeitet. Die Formkerne wurden mittels √Ątztechnik funktionalisiert; es wurden Rauten an der Stirn- und Mantelfl√§che erzeugt, beschichtet und mittels ¬Ķ-scan einem ber√ľhrungslosen Oberfl√§chenmessger√§t vermessen. Das beste Verschlei√üverhalten wurde an Formeins√§tzen ermittelt, die mit ‚ÄěChemisch Nickel“ (CNBV) der Firma NovoPlan beschichtet wurden.

Gegenw√§rtig liegen die Aufbauraten f√ľr Hovadur® K220 bei ca. 4 cm3 / Stunde. Oder auf den reinen SLM-Prozess bezogen bei ~ 20 ‚ā¨/cm3. Dies ist jedoch nur eine Momentaufnahme, die Aufbauraten werden steigen und der SLM-Prozess f√ľr unsere Hovadur®-Legierungen somit sukzessive wirtschaftlicher.

Unser Bestreben war es daher bereits jetzt eine Antwort geben zu k√∂nnen. 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 K√ľhlung anzubieten, wo diese auch gebraucht wird. So lassen sich Formeins√§tze auf hybride Weise herstellen, konventionelle gepaart mit generativer Fertigung erm√∂glicht eine wesentlich wirtschaftlichere Herstellung von Formeins√§tzen. Und dies nicht nur Artgleich, sondern auch in der Kombination mit angepassten St√§hlen. So lassen sich neben einer Zykluszeitreduktion gegebenenfalls auch Energieeinsparungen erreichen.

Schmelzmetall - Hovadur Bild 7

Um die, an die heutigen Spritzgie√üwerkzeuge gestellten Anforderungen erf√ľllen zu k√∂nnen m√ľssen vielf√§ltige Aspekte bei deren Konstruktion bedacht werden. Es gilt die an die jeweiligen Werkzeugkomponenten gestellten Anspr√ľche und die auf diese einwirkenden Beanspruchungen zu erkennen und die geeigneten Ma√ünahmen abzuleiten.

In vielen F√§llen k√∂nnen Kupferlegierungen einen sehr gro√üen Beitrag zur Erf√ľllung der Forderung nach bester Spritzteilqualit√§t und k√ľrzester 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- tragsschwei√üen bekannt und das Selektive Laser Melting SLM, auch als  Lasercusing oder Laserschmelzen bekannt, enorme M√∂glichkeiten, die es gilt zu nutzen um wettbewerbsf√§hig zu bleiben.

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


Besuchen Sie uns auf der Fakuma. Wir freuen uns auf Ihren Besuch an unserem Stand:
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