Arbeitsaufwand & Abfall reduzieren: 5-Achs-CNC-3D-Druck von Composite-Werkzeugen

„Wir bauten Werkzeuge mit CNC-geschäumtem Polyurethan und Handlaminiertem GRP (glasfaserverstärktem Kunststoff), aber dieser Ansatz beinhaltete zu viel Arbeitsaufwand und Abfall“, erklärt György Juhász, Inhaber von Rapid Prototyping (Budapest, Ungarn), der im Dezember einen CEAD Robot Extruder erwarb. „Wir drucken jetzt Werkzeuge mit 30 % kurzglasfaserverstärktem Polypropylen und reduzieren unsere Arbeitszeit um 50 %.“

Juhász begann mit Composites als Bootsbauer. Seine Projekte umfassen Como Yachts und den Narke Electrojet, der behauptet, das weltweit erste vollelektrische Personal-Wasserfahrzeug in Serienproduktion zu sein. „In Ungarn darf man auf keinem See petroleum-basierte Kraftstoffe nutzen, und wir haben den zweitgrößten See Europas“, erklärt er. „Wir entwickeln mehr Elektrobootmodelle für Unternehmen. Ich brauchte einen schnelleren, günstigeren Weg, um Plugs und Formen für diese Projekte zu erstellen.“

Eines der ersten Projekte, das mit diesem neuen 3D-Drucksystem abgeschlossen wurde, ist eine GFK-Form für eine Composite-Schlafkabine für kundenspezifischen LKW- und Anhängerhersteller Krismar (Waardamme, Belgien). „Das ist eine recht große Komponente, 2550 × 2200 × 1200 mm“, sagt Juhász. „Wir wollten die maximal mögliche Dicke drucken, um Verzug und Verformung beim Abkühlen zu vermeiden.“ Die 30-mm-Dicke wurde in zwei Lagen à 15 mm gedruckt und nutzte fast 400 kg kurzglasfaserverstärktes Polypropylen-Granulat.

Rapid Prototyping druckte die Form mit seinem CEAD Robot Extruder, montiert in ein CNC-Bearbeitungssystem.

Die Form wurde in vier Stücke gedruckt, einschließlich rechter und linker Seitenteile (hier gezeigt).

Nach dem Bearbeiten der Formoberfläche jedes Stücks wurden die vier Stücke zusammengeschraubt und gespannt, um eine Oberfläche für das Laminieren bereitzustellen.

Die Schlafkabinenschale wurde dann auf die 3D-gedruckte Formoberfläche laminiert.

Obwohl das Projekt erfolgreich war und 3D-Druck Zeit sparte, gibt Juhász zu, dass es noch viel zu lernen gibt. „Eine der größten Herausforderungen bei diesem Ansatz ist, nach dem Drucken einen Nullpunkt (Ursprung) mit der Fräsmaschine und Software zu finden. Wir drucken vertikal und fräsen horizontal – also sind der Startpunkt und die Richtung jedes Vorgangs unterschiedlich.“ Es scheint auch teuer, massiv statt mit Infill zu drucken? „Für dieses Projekt waren wir am Anfang“, erklärt er. „Ein Extruderkopf mit Granulat ist günstiger als ein Großformat-Filamentdrucker, aber nicht so einfach für Infill-Druck. Aber wir planen, ein Möbelstück mit Infill in der Zukunft zu drucken, also werden wir die gelernten Lektionen auf unseren Werkzeugbau anpassen.“