Fertigungstechnik und Künstliche Intelligenz 16 Fotos: TU Ilmenau, HS Schmalkalden höhen und für eine gleichmäßige Abkühlung des Bauteils sorgen. Darüber hinaus können unterschiedliche Aluminiumlegierungen stoffschlüssig eingesetzt werden. Der Grundkörper besteht aus einer günstigeren Legierung, während an der Oberfläche und insbesondere am Einspritzbereich verschleißfeste Aluminiumwerkstoffe ihren Einsatz finden. Ein besonderes Augenmerk liegt im Projekt auf demVerschleiß des Spritzgießwerkzeuges. Der Verschleißzustand wird mittels Körperschallsensorik und Computertomographie permanent überwacht. Härtemessungen und Gefügeuntersuchungen am Werkzeug komplettieren die Kontrolle. Während des Spritzgießprozesses werden die Maschineneinspritzdrücke und Temperaturen im Werkzeug aufgenommen und die gefertigten Bauteile auf Verzug und Oberflächenabweichungen untersucht. Methoden des Maschinellen Lernens (KI) führen alle gewonnenen Daten aus Prozess und Werkzeug zusammen und prognostizieren die Standzeit des Werkzeugs. Damit können in Zukunft gezielt die passenden Legierungen aus- gewählt werden, um den Verschleiß zu reduzieren, die Reproduzierbarkeit des Prozesses zu erhöhen und sowohl die Standzeit der Spritzgießwerkzeuge als auch die Bauteilqualität zu maximieren. Am Beispiel eines in einem bereits abgeschlossenen Projekt (siehe Abbildung oben) untersuchten Lebensmittelbehälters aus Kunststoff konnte bereits durch den Einsatz eines optimierten und additiv gefertigten Aluminiumspritzgießwerkzeugs die Zykluszeit um 28 Prozent reduziert, die Einfallstellen auf der Kunststoffoberfläche um 24 Prozent minimiert und die Verfügbarkeit des Werkzeugs um 139 Stunden im Monat gesteigert werden. Bei einer Gewichtsreduktion des Werkzeugs um 65 Prozent gegenüber Stahl konnten auch nach 136.000 Zyklen keine Verschleißerscheinungen festgestellt werden. Darüber hinaus weisen die Bauteile aus dem Aluminiumwerkzeug geringere Eigenspannungen auf. Mit dem Transfer der bisherigen Ergebnisse sind Thüringer Werkzeug- und Formenbauer in der Lage, neuartige und nachhaltige Spritzgießwerkzeuge zu fertigen und dabei durch Einsatz der additiven Technologie DED-Arc Energie, Material und Zeit bei der Fertigung einzusparen. Unternehmen des Werkzeug- und Formenbaus stehen in der Wertschöpfungskette der Kunststofftechnik weit vorne. Dadurch profitieren auch die mit nachgelagerten Produktionsschritten befassten Unternehmen wie Kunststoffverarbeiter durch die sinkenden Kosten im Spritzgießprozess. Zusätzlich können die gewonnenen Erkenntnisse auch auf andere Werkzeuge in der Stanz- und Umformtechnik übertragen werden. (hsm/tu) Förderung des Vorhabens durch den Freistaat Thüringen über Thüringer Aufbaubank, Förderprogramm: Richtlinie zur Förderung der Forschung (FOR-Richtlinie), Vorhabens-Nr.: 2020 FGI 0043 Aufbau eines Werkzeugs mit innen liegenden Temperierkanälen mittels DED-Arc-Prozess aus einem abgeschlossenem Projekt Verringerte Eigenspannung durch homogene Abkühlung im Aluminiumwerkzeug Dr. Jörg Hildebrand Technische Universität Ilmenau Fachgebiet Fertigungstechnik joerg.hildebrand@tu-ilmenau.de M.Eng. Johannes Ullrich Hochschule Schmalkalden Angewandte Kunststofftechnik (AKT) j.ullrich@hs-sm.de Ansprechpartner Aluminium Isokline Stahl Ausschnitt 1 Ausschnitt 2 Ausschnitt 3 Nachbearbeitung
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