Facebook
Youtube
Linkedin
E-Mail
OBEN
Die korrekte Ausführung der Kavitäten von Spritzgussformen im Mikrometerbereich ist äußerst wichtig, da Kunststoffteile diese geringfügigen Größenunterschiede stark verstärken. Sobald die Toleranzen unter ±0,005 mm fallen, lassen sich einige gravierende Probleme in späteren Phasen vermeiden. Denken Sie an verformte Bauteile infolge einer ungleichmäßigen Kühlung während der Fertigung oder daran, dass Teile bei der Montage mehrerer Komponenten einfach nicht richtig zusammenpassen. Noch gravierender sind Fälle, in denen sich Bauteile bei bewegten Anwendungen zu schnell abnutzen. Laut aktuellen Daten von Nolte Precise benötigen der medizinische Bereich und die Luft- und Raumfahrtindustrie sogar noch engere Toleranzen von etwa ±0,001 mm; für die meisten handelsüblichen Werkzeuge reicht jedoch der Standard von ±0,005 mm vollkommen aus. Wird dieser Wert jedoch verfehlt, steigen die Ausschussraten bei Großserienfertigung auf über 12 %. Daher müssen CNC-Programmierer unbedingt die Schrumpfung der Werkstoffe beim Abkühlen sowie die auftretenden Schnittkräfte berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die Kavitätengrößen während des gesamten Fertigungsprozesses innerhalb der zulässigen Toleranzen bleiben.
Bei der Bearbeitung von Stahlteilen verursacht die Wärmeausdehnung typischerweise eine Drift von etwa 15 bis 20 Mikrometern pro Meter; zudem kann die Spindellaufung Werkzeuge um 0,003 bis 0,008 mm aus der Bahn bringen. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, setzen Fertigungsbetriebe häufig einen kombinierten Ansatz ein. Echtzeit-Thermosensoren reduzieren die Fehler bei sachgemäßer Anwendung um rund 70 bis 80 Prozent. Auch das Vorwärmen der Werkzeuge vor dem Betrieb hilft – hierdurch verringern sich die Probleme um etwa 40 bis 50 Prozent. Und für besonders anspruchsvolle Präzisionsanforderungen beseitigt eine laserbasierte Laufbildanalyse weitere 60 bis 75 Prozent der Fehlerursachen. Spitzenfertigungsstätten kombinieren all diese Verfahren mit adaptiver CNC-Programmierung, um Oberflächenrauheiten unter Ra 0,4 Mikrometer zu erreichen. Eine Studie aus dem vergangenen Jahr zeigte, dass die Einhaltung dieser Protokolle die dimensionsbezogene Drift nach durchgehendem Betrieb von H13-Stahl-Hohlraummaschinen über acht Stunden hinweg um nahezu 82 % senkt.
Die heutige CAM-Software verfügt über intelligente Funktionserkennungsfunktionen, mit denen sämtliche geometrischen Elemente – wie Taschen, Rippen und jene anspruchsvollen Kühlkanäle – direkt innerhalb von Form-CAD-Entwürfen erkannt werden können. Sobald diese Merkmale identifiziert sind, wendet die Software automatisch bewährte Bearbeitungsverfahren an, anstatt dass jede einzelne Werkzeugbahn manuell erstellt werden müsste. Bei komplizierten Kern- und Hohlraumformen berichten Hersteller laut einer kürzlich im Manufacturing Efficiency Journal veröffentlichten Studie aus dem vergangenen Jahr, dass sich ihre Rüstzeiten im Vergleich zu herkömmlichen Methoden nahezu halbieren. Das System übernimmt sämtliche Aufgaben – von der Auswahl der richtigen Schneidwerkzeuge über die Ermittlung geeigneter Überschneidungsabstände bis hin zur Erstellung kollisionsfreier Werkzeugbahnen. Was früher mehrere Stunden mühsamer Programmierung durch Maschinisten erforderte, wird heute in nur wenigen Minuten erledigt. Und da sämtliche Abläufe nach standardisierten Verfahren erfolgen, bleibt kaum noch Raum für Fehler. Die Fertigungsläufe gewährleisten über ganze Chargen hinweg eine außergewöhnliche Präzision bis hin zum Mikrometerbereich – ein entscheidender Vorteil, wenn die Qualitätskontrolle von zentraler Bedeutung ist.
Die adaptive Frässtrategie hält das Schneidwerkzeug kontinuierlich im Eingriff, indem Materialvolumen nach Volumen entfernt wird. Dadurch reduzieren sich die Grobfräszyklen um rund 30 %, und die Werkzeuge halten zudem länger. Kombiniert man dies mit einer Restbearbeitung, die automatisch verbliebenes Material erkennt – indem sie den aktuellen Zustand mit dem Sollzustand vergleicht –, verschwinden jene lästigen Luftschläge plötzlich vollständig aus dem Prozess. Laut branchenweiten Statistiken des letztes Jahr veröffentlichten „Machining Benchmark Report“ sinkt die Programmierzeit in Betrieben im Vergleich zu herkömmlichen Methoden um etwa 40 %. Warum? Weil intelligente Algorithmen die Bearbeitungswege optimieren, selbstständig Bereiche identifizieren, die noch bearbeitet werden müssen, und Schnittgeschwindigkeit sowie Vorschub in Echtzeit anpassen – abhängig von der tatsächlich zu bearbeitenden Materialmenge. Was bedeutet das praktisch? Kürzere Durchlaufzeiten, ohne dass dabei die Oberflächenqualität beeinträchtigt oder die geforderten Toleranzen verfehlt werden – selbst bei besonders engen Spezifikationen wie ±0,02 mm bei gehärteten Stahlformen.
Bei der Bearbeitung jener anspruchsvollen Formkerne mit tiefen Hohlräumen und störenden Hinterschneidungen überzeugt die simultane 5-Achsen-Bearbeitung wirklich. Die Maschine bewegt sich kontinuierlich entlang aller Achsen, ohne anzuhalten, um neu positioniert zu werden – dadurch wird Zeit gespart, und die Genauigkeit bleibt auch bei komplizierten Konturen bei ± 0,01 mm. Im Gegensatz dazu fixiert die 3+2-Positioniermethode zunächst die Drehachsen, bevor der Zerspanungsprozess beginnt. Dies gewährleistet eine bessere Stabilität bei der Bearbeitung harter Werkstoffe wie vergütetem H13-Stahl, wo die Kontrolle von Schwingungen besonders wichtig ist. Zwar können 5-Achsen-Maschinen die Zykluszeiten für organische Formen um 25 bis 40 Prozent verkürzen, doch darf nicht außer Acht gelassen werden, dass die Programmierung für einfache, quaderförmige Merkmale mit der 3+2-Methode etwa 15 % schneller erfolgt. Viele Fertigungsbetriebe erzielen Erfolg durch den kombinierten Einsatz beider Verfahren: Typischerweise wird die 5-Achsen-Bearbeitung für alle komplizierten Kurven eingesetzt, während für schwere Taschen, bei denen zusätzliche Steifigkeit erforderlich ist, auf die 3+2-Methode zurückgegriffen wird. Es geht darum, den optimalen Kompromiss zwischen hoher Produktivität und ausreichender Präzision für qualitativ hochwertige Bauteile zu finden.
Die Wahl der Werkstoffe hat einen erheblichen Einfluss darauf, welche Bearbeitungsparameter bei der CNC-Fertigung von Spritzgussformen eingesetzt werden. Nehmen wir beispielsweise die Aluminiumlegierung 7075: Sie eignet sich hervorragend für schnelle Prototypen, da wir mit herkömmlichen Hartmetallwerkzeugen und lediglich Luftkühlung Vorschubgeschwindigkeiten von über 3.000 mm pro Minute erreichen können. Bei der Bearbeitung von Werkzeugstahl P20 mittlerer Härte ändert sich die Situation jedoch deutlich: Hier müssen die Vorschubgeschwindigkeiten auf etwa 800 bis 1.200 mm pro Minute reduziert werden, und die Maschinenbediener wechseln in der Regel zu TiAlN-beschichteten Schneidwerkzeugen sowie zu emulgierten Kühlschmierstoffen, um das Problem der Verfestigung während der Bearbeitung zu bekämpfen. Bei gehärtetem H13-Stahl wird die Vorgehensweise noch viel vorsichtiger: Die Vorschubgeschwindigkeiten sinken drastisch auf 150 bis 300 mm pro Minute, und spezielle AlCrN-beschichtete Fräswerkzeuge werden erforderlich. Zudem ist eine Hochdruck-Kühlschmierstoffzufuhr direkt durch das Werkzeug hindurch unverzichtbar – dies hilft, die Wärmeentwicklung zu kontrollieren und ein Durchbiegen der Werkzeuge in diesen anspruchsvollen, gehärteten Formhohlräumen zu verhindern. Laut dem „Tooling Industry Report“ aus dem Jahr 2023 verlängern diese Praktiken die Lebensdauer von Formen tatsächlich um rund 30 %. Die richtige thermische Steuerung spielt in der Praxis eine entscheidende Rolle. Passt die Viskosität des Kühlschmierstoffs nicht korrekt, beschleunigt dies tatsächlich das Werkzeugverschleißproblem – insbesondere bei den Tiefentaschen-Fräsvorgängen, die viele Betriebe regelmäßig durchführen.
Unser professionelles Verkaufsteam steht Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung.