Additiv gefertigter Kappenkern mit präziser Nachbearbeitung

Im Rahmen einer gezielten Werkzeugoptimierung wurde ein neu entwickelter Kappenkern konstruiert, gefertigt und unter realen Serienbedingungen validiert. Ziel des Projekts war es, die Formfüllung zu stabilisieren, Materialüberfüllung im Kavitätsbereich zu reduzieren und gleichzeitig die Bauteilqualität sowie das Prozessfenster nachhaltig zu verbessern.

Die Umsetzung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Juri Müller und der Addition GmbH.

Fertigungskonzept: Additiv und präzise kombiniert

Der Kernrohling wurde additiv aus dem Werkstoff Printium 13 gefertigt. Die additive Herstellung der komplexen Grundgeometrie übernahm die Addition GmbH.

Im Anschluss wurden sämtliche funktions- und dichtungsrelevanten Flächen extern nach Datensatz spanend nachbearbeitet – gedreht und geschliffen. Dadurch konnten:

• definierte Toleranzen an Führungs-, Dicht- und Formflächen eingehalten werden

• komplexe Innenstrukturen realisiert werden

• hohe Maß- und Formgenauigkeit sichergestellt werden
  

Die strömungs- und wärmetechnisch optimierte Auslegung des Kerns erfolgte durch das Ingenieurbüro Juri Müller.

Das kombinierte Fertigungskonzept verbindet damit konstruktive Freiheit durch additive Fertigung mit der Präzision klassischer spanender Endbearbeitung.

Versuchsdurchführung unter Serienbedingungen

Die Validierung erfolgte im bestehenden Serienwerkzeug unter realen Produktionsparametern. Bewertet wurden unter anderem:

• Füllverhalten

• Druckprofil

• Nachdruckabhängigkeit

• thermisches Verhalten

• resultierende Bauteilqualität
  

Beobachtete Effekte im Vergleich zum bisherigen Kern

Im direkten Vergleich zeigten sich deutliche prozess- und qualitätsrelevante Verbesserungen:

• Umschaltpunkt volumetrisch um ca. 1,5 cm³ nach hinten verschiebbar – bei weiterhin vollständiger Kavitätsfüllung

• deutlich reduzierte Tendenz lokaler Materialüberfüllung

• geringere Werkzeugbelastung

• sichere und reproduzierbare Füllung der Hülse über die gesamte Laufzeit

• stabile Prozessführung über ca. 1,5 Stunden ohne qualitätsrelevante Schwankungen

• geringere Sensitivität gegenüber Nachdruck (bereits 500 bar ausreichend zur Maß- und Formstabilisierung)

• sichtbar homogenere Oberflächenstruktur

• bessere Detailausbildung durch saubere Temperaturführung

Technische Einordnung

Die Verschiebung des Umschaltpunktes bei gleichzeitig reduzierter Materialüberfüllung deutet auf eine effizientere Kavitätsfüllung sowie ein optimiertes Druck- und Temperaturprofil im Kernbereich hin.

Das Prozessfenster erweitert sich signifikant. Gleichzeitig verliert der Nachdruck an Kritikalität.

Für den Serienbetrieb bedeutet das:

• höhere Reproduzierbarkeit

• geringeres Ausschussrisiko

• stabilere Produktionsbedingungen

• reduzierte Werkzeugbeanspruchung
  

Fazit

Der neu entwickelte, additiv gefertigte Kappenkern zeigt unter Serienbedingungen eine klar verbesserte Prozessstabilität und Bauteilqualität.

Die Kombination aus additiver Fertigung, präziser Nachbearbeitung und strömungs- sowie wärmetechnischer Optimierung stellt damit eine realistische und wirtschaftlich sinnvolle Option für den dauerhaften Einsatz im Produktionswerkzeug dar.