Herstellung hybrider Formbacken für den Wellrohrprozess als Alternative zur konventionellen Fertigung

Arbeitspaket	4: Adaption und Übertragbarkeit der Prozessfähigkeit auf andere Bauteile
Konsortialpartner	FHWS, Maincor

Als Ausgangspunkt für die Untersuchung wurden bisher nicht oder schwierig herstellbare Wellrohr End-Formen (Gewinde, Schnell-/Schnappverbinder, Halter) definiert. Dazu wurde ein Konzept entwickelt welches hybrid – also konventionell und auch additiv – Formbacken herstellt mit dem Ziel, die Herstellbarkeit und Funktion zu verbessern.

🚧 ❬Abbildung 28 einfügen.❭

Im Hinblick auf die Fertigung von gewichtsoptimierten Bauteilen und Prototypen hat die additive Fertigung seit längerem an Bedeutung gewonnen. Auch für innergekühlte Spritzgusswerkzeuge oder für das Einbringen von konturnahen Temperaturkanälen ist die additive Fertigung seit einigen Jahren ein wichtiges Fertigungsverfahren, um das thermische Verhalten zu optimieren. Der entwickelte Ansatz, die Fertigungstechnologien bei der Herstellung der Formbacken, um den Metalldruck zu erweitern, ermöglicht bei der Konstruktion der Formbacken deutlich erweiterte Gestaltungsoptionen für

• Kühlung, Wärmetransport,
• Vakuumunterstütze Ausformung,
• Formgebung,

die dann wiederum für die Herstellbarkeit und Genauigkeit angeformter Sondergeometrien entscheidend sind. Diese erweiterten konstruktiven Freiheiten schaffen damit das Potential der technischen Eigenschaften und Spezifikationen am Kunststoffrohr:

• Angeformte Sondergeometrien am corrugierten Rohr
• Erhöhung der Präzision der Sondergeometrie
• Realisierung von Wandstärkenunterschiede/-sprünge im Übergang zur Sondergeometrie, die mit konventionell gefertigten Formbacken nicht möglich sind
• Realisierung von kundenspezifischen Kennzeichnungsoptionen

Neben dem technischen Verbesserungspotential am Kunststoffrohr können gegebenenfalls wirtschaftliche Vorteile bei der Investition der Anlage daraus resultieren, da für Varianten bzw. Gleichteile ebenfalls erweiterte konstruktive Freiheiten durch die additive Fertigung genutzt werden können. Der Ansatz sieht nun vor, eine Kombination aus additiver und klassischer Fertigung zur Herstellung der Formbacken zu verfolgen. Im Folgenden wird dieser Ansatz als hybride Fertigungstechnologie bezeichnet. Der grundlegende Ansatz für eine hybride Formbacke ist in Abbildung 29 dargestellt. Es gibt eine feste spezifizierte Rahmenkonstruktion welche mittels klassischer Fertigung hergestellt wird. Darin befindet sich der für die jeweiligen Varianten verfügbare Lösungs-/Konstruktionsraum, welcher durch die additive Fertigung hergestellt werden soll.

🚧 ❬Abbildung 29 einfügen.❭ 🚧 ❬Abbildung 30 einfügen.❭

Während die Rahmenkonstruktion unabhängig von der Form der Sondergeometrie ist, sowie fixierte Eigenschaften für die Schnittstellen haben, können die additiv gefertigten Formeinsätze in ihrer Gestaltung nahezu frei variiert werden. In Abbildung 30 sind geplante und mögliche Varianten dargestellt. Die Herausforderung besteht in der konstruktiven Festlegung eines Kompromisses zwischen konturnahen Temperaturkanälen und der Festlegung der Vakuumunterstützung zur Ausformung bei gegebener Geometrie. In Abbildung 31 sind die Schnittstellen der Formbacken, bis zu einem Wellrohrdurchmesser von 50°mm, zum Corrugator dargestellt. Dabei wird das Vakuum je Formbacken über ein Langloch von der Unterseite der Grundplatte (blau) angesaugt. Das Kühlwasser wird durch eine Schlangenform in den Kühlmodulen geführt. Die mechanische Anbindung erfolgt durch ein Zahnrad, welches sich auf der Oberseite des Moduls befindet. Diese Eigenschaften und Funktionen sollen durch die Rahmenkonstruktion der Formbacke konventionell und unabhängig von der Sondergeometrie hergestellt und realisiert werden. Aktuell wird eine Konstruktion fertiggestellt, welche prototypisch gedruckt und anschließend auf Funktion und Eignung bewertet werden soll.

🚧 ❬Abbildung 31 einfügen.❭