Werkzeuganwendungen sind vielfältig, und ihre Herstellung ist in der Regel mit einem komplexen Prozess und einer komplexen Lieferkette mit einer Vielzahl von Herstellern verbunden. Sowohl in der Automobil- als auch in der Luft- und Raumfahrtindustrie werden Werkzeuge, Vorrichtungen und Vorrichtungen mit spezifischen funktionalen und technischen Eigenschaften in großem Umfang eingesetzt. Daher gehören OEMs in diesen Sektoren zu den ersten, die mit großformatigen 3D-Drucktechnologien experimentieren. Die folgende Fallstudie stellt die Schlüsselrolle von Aushärtungswerkzeugen und die Potenziale der additiven Fertigung für das Spritzgießen von duroplastischen Prepregs in einem High-End-Segment wie der Produktion von Supersportwagen vor.

Aushärtungswerkzeuge spielen eine wesentliche Rolle bei der Herstellung von Automobilteilen und ermöglichen die Kohlefaserlaminierung von Schlüsselteilen wie Karosserien und Carter-Abdeckungen, die Präzision und Genauigkeit erfordern. Diese Art von Werkzeugen wird individuell auf die festgelegte Form des endgültigen Fahrzeugabschnitts zugeschnitten, um sicherzustellen, dass sie die erforderlichen Spezifikationen erfüllen.

Einer der größten Vorteile der additiven Fertigung besteht darin, dass die Form, auf der das endgültige Teil geformt und laminiert wird, direkt hergestellt werden kann. Im Vergleich zur traditionellen Fertigung bedeutet dies, dass Arbeitsschritte im Prozess abgeschnitten werden müssen, wie z. B. die Herstellung des Urmodells. Darüber hinaus ermöglicht die Designflexibilität, eine handhabungsgerechte Form für das Werkzeug zu erhalten und das Gesamtgewicht zu reduzieren, was die Logistik in der Produktionsstätte für die Bewegung und Lagerung von Teilen vereinfacht. In den meisten Fällen wird die Form nach dem Druck mit CNC nachbearbeitet, um die Oberflächenrauheit und die Maßtoleranzen zu erreichen, die für die bearbeitbare Oberfläche erforderlich sind. Dies ermöglicht es auch, sie mit Nuten zum Beschneiden des endgültigen Bauteils direkt auf der Form auszustatten.

Dieses spezielle Aushärtungswerkzeug, das zur Herstellung der Kohlefaserabdeckung für die Wagen von Supersportwagen verwendet wird, wurde in Zusammenarbeit mit Airtech entwickelt. Das Werkzeug zur Aushärtung von duroplastischen Prepregs wurde aus dem Material Airtech Dahltram C250-CF hergestellt, einem Polycarbonat (PC), das mit 20% Kohlefaser (CF) verstärkt ist. Dieser Verbundwerkstoff bietet hervorragende thermische und mechanische Eigenschaften und eignet sich für Autoklavenprozesse bei mittleren Temperaturen, da er bis zu 180 °C und 6 bar in Bezug auf Arbeitstemperatur und -druck erreichen kann, was die Stabilität in verschiedenen industriellen Umgebungen und im Laufe der Zeit gewährleistet. Das Werkzeug wurde erfolgreich eingesetzt, um das Kohlefaser-Fertigteil zu testen und zu laminieren.
Die Heron AM-Plattform von Caracol verarbeitet fortschrittliche Materialien wie das Dahltram C250-CF von Airtech sowie viele andere Verbundwerkstoffe in Form von Granulaten. Das System kann mit verschiedenen Konfigurationen, Extruderköpfen und Düsenabmessungen ausgestattet werden, um den Gesamtdurchsatz und die Produktionsspezifikationen zu bestimmen und den Produktionsprozess so effizient wie möglich zu gestalten. Für dieses Projekt wurde das Modell Heron 300 verwendet, das mit einem HF-Extruder (High Flow) ausgestattet ist, um das gedruckte Teil herzustellen, und anschließend wurde die bearbeitbare Oberfläche mit traditioneller CNC-Steuerung bearbeitet.

Dank der 6 Achsen der Plattform und der mehrere Meter breiten Armreichweite kann das Robotersystem großformatige, komplexe Teile in einem einzigen Arbeitszyklus drucken, ohne dass mehrere Zyklen montiert oder programmiert werden müssen. Die Gesamtvorteile bestehen in einer erheblichen Abfallreduzierung, einer verbesserten Vorlaufzeit und reduzierten Produktionskosten. Darüber hinaus könnten OEMs von der verbesserten Leistung des spezifischen Fertigwerkzeugs und des Gesamtprozesses profitieren. Schließlich bringt Heron AM durch die Anwendung der additiven Fertigungstechnologie auf die Herstellung von Hypercars eine signifikante Prozessoptimierung und Nachhaltigkeit sowohl für große Stückzahlen als auch für Nischen- und Luxusproduktionen.
Die wichtigsten Produktionsspezifikationen:
TECHNOLOGIE: LFAM Heron AM mit HF-Extruder + CNC-NachbearbeitungMATERIAL: PC CFSIZE: 500 mm (l), 500 mm (h), 200 mm (b)
OBERFLÄCHENRAUHEIT: 0,8 μmMASSTOLERANZEN: 0,2 mm
GEWICHT: 21 Kg, bis zu 60% EinsparungVERSCHWENDETES MATERIAL: bis zu 70% Reduzierung.
VORLAUFZEIT: von 8 bis 2 Wochen = Ersparnis von 80%KOSTEN: ab 50% Ersparnis