Hochschule Schmalkalden / Technische Universität Ilmenau Fertigungstechnik und Künstliche Intelligenz 15 Foto: HS Schmalkalden Ohne die Kunststofftechnik könnten beispielsweise viele Konstruktionen gar nicht umgesetzt oder heutige Forderungen nach Energie- und Materialeffizienz nicht erfüllt werden. Umso wichtiger ist es, diesen elementaren Wirtschaftszweig effizienter und damit nachhaltiger zu gestalten. Für die Serienproduktion werden Spritzgießwerkzeuge überwiegend aus Stahlwerkstoffen hergestellt, da diese eine vermeintlich höhere Standzeit im Vergleich zu Aluminiumlegierungen aufweisen, die gegenwärtig nur für Prototypen Verwendung finden. Dabei besitzt Aluminium gegenüber Stahl eine deutlich bessere Wärmeleitfähigkeit, wodurch der Produktionsprozess erheblich verkürzt werden kann. Die Kunststoffschmelze kühlt in einer Form aus Aluminium schneller kontrolliert ab und das Bauteil kann früher entformt werden. Das spart nicht nur Zeit, sondern auch Energie und Kosten. Für nachhaltigere Produktionsprozesse sowohl im Werkzeugbau als auch im Spritzgießen ist also Smarte AluminiumSpritzgießwerkzeuge Aluminium als Werkstoff zu bevorzugen. Das Projekt AlPro (Smarte Aluminium Spritzgießwerkzeuge mittels WAAM und KI-Methoden für energieeffiziente und ressourcenschonende Produktionsprozess) zielt darauf ab, Spritzgießwerkzeuge mittels 3D-Druck aus Aluminiumlegierungen herzustellen. Im Ergebnis sollen die Werkzeuge energieeffizient, ressourcenschonend und qualifiziert für eine Serienproduktion sein. Als additives Verfahren findet ein lichtbogenbasiertes Auftragschweißen (Directed Energy Deposition-Arc (DED-Arc)) mit einer hohen Auftragrate bis 5 kg pro Stunde Anwendung. Damit können großvolumige Bauteile wie Spritzgießwerkzeuge in einem vertretbaren Zeitraum gefertigt werden. Der Vorteil imVergleich zu einem subtraktiven oder spanenden Verfahren ist die Generierung von konturnahen Temperierkanälen, die die Abkühlgeschwindigkeit nochmals erIndustrielle Produktion ist ohne spritzgegossene Produkte aus Kunststoffen wirtschaftlich, qualitativ und ökologisch nahezu unmöglich. Eine schiere Vielzahl von Produkten in unserem alltäglichen Umfeld entstammen dem Spritzgießprozess. nis des Thüringer Verbundprojektes wurde erstmalig ein fertigungsintegrierbares und flexibles Verfahren vorgestellt, das sowohl eine objektive Sichtprüfung als auch eine präzise Maßhaltigkeitsprüfung an Kunststoffbauteilen in einem einzigen System realisiert. Durch einen Knickarmroboter der Firma Kuka wird das Bauteil direkt aus der Spritzgießmaschine entnommen, unter eine speziell entwickelte Bildverarbeitungsstation gehalten, in mehreren Ansichten auf Fehler geprüft, vermessen und bei Fehlern direkt aussortiert. Für die schwarzen LED-Gehäuse sowie für die roten Reflektorbauteile konnte eine Erkennungsrate zwischen 95 und 100 Prozent in Abhängigkeit der zu erkennenden Defektklasse erreicht werden. Praktische Anwendung Das Prüfverfahren wurde prototypisch in das Fertigungsumfeld des Projektpartners Plasttechnik Hohleborn GmbH integriert und getestet. Die Defekterkennung und Vermessung ist ohne Verzögerungen im Produktionstakt möglich. Das der Entwicklung zugrundeliegende Forschungsprojekt wurde vom Freistaat Thüringen gefördert sowie durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Euro- päischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert. (gfe) Das vom Freistaat Thüringen geförderte Vorhaben wurde durch Mittel der Euro- päischen Union im Rahmen des Euro- päischen Fonds für regionale Entwick- lung (EFRE) kofinanziert. Schematische Darstellung eines additiv gefertigten Bauteils im Querschnitt Dr. habil. Daniel Garten GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. d.garten@gfe-net.de Ansprechpartner Kunststoff-Formteil WAAM-Bauteil Temperierkanal Leichtbau-/Isolierstrukturen
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