Home Anwendungen 3D-Druck Case Study: Fathom Manufacturing verkürzt Vorlaufzeit für Produktionswerkzeuge mit Mantel

3D-Druck Case Study: Fathom Manufacturing verkürzt Vorlaufzeit für Produktionswerkzeuge mit Mantel

Fathom Manufacturing nutzte die Mantle 3D-Drucktechnologie für Metall, um den Zeitaufwand für die Herstellung eines Spritzgusswerkzeugs für einen Kunden aus der Medizintechnik zu reduzieren. Aufgrund der Komplexität der Kavität und der Kerneinsätze des Werkzeugs hätte Fathom traditionell über 200 Stunden Werkzeugbau in 4,5 Wochen benötigt, um die Einsätze herzustellen. Mit Mantle konnte Fathom den Werkzeugbau auf 110 Stunden reduzieren – eine Einsparung von 45 % – und das Werkzeug 2 Wochen schneller herstellen.

Die größten Zeiteinsparungen ergaben sich aus der vollständigen Eliminierung der CNC-Fräsprogrammierung, des Schrupp- und Hartfräsens, der Reduzierung der Erodiervorgänge von 100 Stunden auf 27 Stunden und der Verringerung der Polierzeit. Diese Einsparungen ermöglichten es Fathom, seine gefragten Formenbauer für andere Arbeiten freizustellen.

Die Herausforderung

Die Kunden von Fathom verlangen so schnell wie möglich hochwertige Formteile, damit sie ihre Produktentwicklung beschleunigen und ihre Produkte auf den Markt bringen können. Als Werkzeugbauer und Spritzgießer ist Fathom durch den Werkzeugbauprozess eingeschränkt, der normalerweise zeitaufwändig ist und mehrere Maschinen, hochqualifizierte Formenbauer und zahlreiche Übergaben erfordert.

Der zeitaufwändigste Teil des Werkzeugbaus ist die Herstellung der Kavitäten- und Kerneinsätze, die für die Formung der Kunststoffteile verwendet werden. Zur Herstellung dieser Einsätze programmieren hochqualifizierte Bediener in der Regel eine CNC-Maschine (CAM), fräsen die allgemeine Werkzeugform vor, schicken die vorgefrästen Werkzeuge zur Wärmebehandlung, fräsen den wärmebehandelten Stahl hart, programmieren Maschinen zur Herstellung von Erodierelektroden, bedienen Senkerodier- und Drahterodiermaschinen zur Herstellung feiner Details, die nicht gefräst werden können, und polieren die Einsätze, bevor sie in eine Formunterlage eingesetzt werden.

Fathom musste Einsätze für einen Kunden aus der Medizintechnik herstellen, der seine Produktion hochfahren wollte. Um das komplizierte Gerät zu formen, benötigten die Einsätze tiefe Rippen und viele kleine Merkmale, die nicht ohne weiteres gefräst werden konnten. Normalerweise würde die Herstellung dieser Einsätze 4,5 Wochen dauern und 200 Arbeitsstunden in Anspruch nehmen, davon 100 Stunden für das Erodieren. Bei einer so umfangreichen EDM-Bearbeitung wäre das Polieren schwieriger, da die EDM-Arbeiten den Stahl härten.

„Wir haben nicht einmal bemerkt, dass die Teile gedruckt waren, als wir sie geformt haben. Wir haben tausende von PSI in das Teil gepresst und es hat sich einfach gut geformt, ohne Gratbildung oder ähnlichem“, kommentierte Dale Christensen, technischer Leiter bei Fathom.

Die Lösung

Um die Vorlaufzeit für die Herstellung dieser Kerne und Kavitäten zu verkürzen, wandte sich Fathom an die 3D-Drucktechnologie von Mantle. Die Technologie von Mantle produzierte Einsätze aus H13-Stahl mit einer Genauigkeit, Oberflächengüte und feinen Strukturen, die den Anforderungen des Produktionswerkzeugs sehr nahe kamen.

Da die feinen Merkmale gedruckt wurden, brauchte Fathom vor dem Versand der gedruckten Einsätze zur Wärmebehandlung keine Vorfräsung vorzunehmen. Als die Einsätze zurückkamen, brauchte Fathom keine Hartfräsung der Merkmale vorzunehmen. Lediglich 27 Stunden Erodierarbeiten waren erforderlich, um die feinen Merkmale auszubessern und sicherzustellen, dass sie den Toleranzen entsprachen.

Die Genauigkeit und die Oberflächenbeschaffenheit der gedruckten Einsätze waren so präzise, dass Fathom an den Trennfugen keine weiteren Arbeiten durchführen musste. Fathom schleifte die Außenwände und polierte die Details des Teils. Da es weniger Erodiervorgänge als üblich gab, war weniger Polieren erforderlich.

Fathom musste keine seiner Arbeitsgänge ändern, um mit den gedruckten Mantle-Einsätzen arbeiten zu können. Die Schleif-, Polier- und Erodiervorgänge wurden auf die gleiche Weise durchgeführt wie bei allen anderen Einsätzen.

Das Ergbenis

Fathom reduzierte die Vorlaufzeit für die Herstellung der Kern- und Kavitäteneinsätze von 4,5 Wochen auf 2,5 Wochen und den gesamten Werkzeugbau von 200 Stunden auf 110 Stunden. Die größten Zeiteinsparungen ergaben sich aus der vollständigen Eliminierung der CNC-Programmierung, des Schrupp- und Hartfräsens, der Reduzierung der Erodiervorgänge von 100 Stunden auf 26 Stunden und der Verringerung der Polierzeit. Diese Einsparungen ermöglichten es Fathom, seine gefragten Formenbauer für andere Projekte freizustellen.

Mehr über Fathom Manufacturing finden Sie hier, und mehr über Mantle finden Sie hier.

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