Schnelle Aluminiumwerkzeugfertigung in unter drei Wochen

Video: Erfahrene Formenbauer von Phoenix Proto Technologies erklärt Designunterschiede zwischen Aluminium-Prototypenwerkzeugen und Aluminium-Serienwerkzeugen.

Phoenix Proto Technologies (PPT) eröffnete vor 1,5 Jahren mit dem Ziel, Aluminiumwerkzeuge für Prototypenbedarf schnell zu fertigen. Angesichts anhaltender Nutzung von Aluminium-Brückenwerkzeugen und wachsendem Interesse an Aluminium-Serienwerkzeugen (bessere Legierungen, kürzere Produktdesignzyklen) bearbeitet PPT nun alle drei Szenarien – mit gleichem Ansatz und garantierter Lieferzeit ≤ 3 Wochen.

Instant Prototype Processing

PPT nennt seinen Ansatz „Instant Prototype Processing“. Ziel: Aluminiumwerkzeuge ohne Einschränkung des Kundendesigns, garantiert schnelle Lieferung für Teile bis 305 × 305 × 102 mm (12×12×4"). Neben 5 CNC-Bearbeitungszentren 5 Niigata-Spritzgiessmaschinen (85–330 t) für Kunststoffmusterteile.

Hauptmärkte: Medizintechnik, Konsumgüter. Angebote < 1 Stunde nach RFQ. Nach Bestelleingang: Programmierer und Werkzeugmacher besprechen Trennlinie, Anguss, Entlüftung. Innerhalb 24 h Designreview mit Kunde (oft via GoToMeeting), dann interner Pre-Tool-Meeting. Neu integrierter Serversystem: Dateiaustausch per Drag & Drop – beschleunigt und vereinfacht frühere E-Mail-Transfers.

CAM-Programmierung und Standardisierung

CAM-Programmierer (zugleich Formenbauer) legen fest: Kern/Kavität per EDM oder Fräsen. PPT lagert standardisierte Kern/Kavität-Einsätze und universelle Formenbasen – sofortige Terminierung und Einrichtung der Einsätze nach Programmierabschluss.

Haupt-VMC (80% Fräsarbeit): Mikron HSM 600 (GF AgieCharmilles). Zwei Gründe: 42.000 min⁻¹ Spindel für schnelles Schneiden von 7075-Aluminium (teils gehärtet) und Graphitelektroden für Senkerosion. Staubabsaugung für Graphitbearbeitung. Fräsen wird EDM vorgezogen – eliminiert Elektrodenfräsen vor Erodieren.

Zweiter Grund: Kompakter, integrierter Palettenwechsler. Rüsten auf mehreren Paletten ausserhalb der Arbeitszone während Maschine läuft. Ermöglicht Lights-out-Produktion – minimiert Spindeldowntime, eliminiert 3-Schicht-Betrieb. PPT montiert häufig mehrere Spannpratzen pro Palette, baute Vorrichtung für zahlreiche Elektroden – maximiert Jobs pro unbeaufsichtigtem Lauf.

Kleinwerkzeuge auf Hochgeschwindigkeitsmaschine: Werkzeugbruch beim Alu-Schneiden selten, aber möglich. Programmierer fordern häufigere Werkzeugwechsel als Standzeit vorsieht – verhindert nächtliches Luftschneiden bei Bruch.

Prototypenwerkzeuge treiben Neumaschinenkauf

Aluminiumwerkzeuge für Prototypen vs. Serie unterscheiden sich bei Unterschnitten/Partfeatures im Werkzeuginneren. Prototypen nutzen fast immer Handeinlagen statt mechanischer Schieber. Handeinlagen: manuell in Auswerferseite vor jedem Schuss eingesetzt, fallen mit Teil aus, Bediener entnimmt und setzt für nächsten Schuss wieder ein. Begründet durch sehr kleine Losgrössen. Handeinlagen-Design schneller/günstiger als mechanische/hydraulische Aktionen. Foto rechts: Auswahl Handeinlagen für Zündschloss mit 15 Unterschnitten.

PPT kaufte kürzlich Captain 5-Achs-Drehmaschine von Okuma (Charlotte, NC) für Handeinlagen und kleine Formkomponenten in einer Aufspannung – entlastet Mikron VMC für Elektroden und Kern/Kavität-Einsätze. Drehmaschine ideal für Komponenten mit Konizitäten und Entformungsschrägen aus Vierkant- und Rundmaterial.

Rechtes Bild: Serienwerkzeug für Abdeckung aus unverstärktem Nylon. Einige Baustahl-Komponenten (Führungen, Bodenplatten). PPT fertigt aber routinemässig Vollaluminium-Werkzeuge. Aluminium-auf-Aluminium-Gleitpaare werden hartbeschichtet für Verschleissfestigkeit und Werkzeuglebensdauer.

Lammon: Nachfrage nach Aluminium-Prototypenwerkzeugen bleibt stark. Aber: Immer mehr Grosshersteller erkennen: Aluminiumwerkzeuge schneller herstellbar, günstiger, schnellere Spritzgiesszyklen durch bessere Thermik. 1 Mio. Schüsse bei heutigen Aluminiumwerkzeugen nicht unüblich – kann Produktionsanforderungen bei stetig aktualisierten/neuen Produkten decken. Wettet auf zusätzliches Geschäft für Prototypen und Serie.