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Prototypenbau: Spritzgussformen in 3D drucken

PrototypenbauSpritzgussformen in 3D drucken

Berker, Hersteller von Schalterprogrammen, konnte den Aufwand und die Kosten für das Testen elektrischer Prototypen dank 3D-Druck erheblich reduzieren. Das Unternehmen nutzt dazu den Multimaterial-Drucker Connex von Stratasys mit Digital ABS-Materialien.

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3D-gedruckte Spritzgussformen von Stratasys

Berker produziert mittels 3D-Druck Spritzgussformen, mit der Prototypen für das funktionale Testen neuer Produkte erstellt werden. Spritzguss, also das Einfüllen flüssigen, warmen Kunststoffs in einen Formhohlraum, in dem der Kunststoff dann in der gewünschten Form aushärtet, ist weltweit eine der am weitesten verbreiteten Fertigungsmethoden. Die mit 3D-Druck entstehenden Formhohlräume bei Berker werden dazu genutzt, Teile von Prototypen herzustellen, die man schnell auf Fehler in der Passform und Funktionsweise hin überprüfen kann, und das im finalen Material.

Erhebliche Einsparung von Zeit und Geld
Das Unternehmen Berker besteht seit 1919 und bietet hochwertige Schalterprogramme sowie Systeme für intelligente Gebäudetechnik an. Die Designs des Unternehmens wurden mehrfach mit internationalen Preisen ausgezeichnet. Für eine kürzlich neu designte elektrische Komponente von Berker wurden Teile benötigt, die im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Sobald sie zusammengebaut sind, müssen sie ein Messverfahren zur elektrostatischen Entladung durchlaufen, das außerhalb des Unternehmens durchgeführt wird, was bedeutet, dass der Prototyp aus demselben Material gefertigt sein muss wie das endgültige Produkt. Statt der üblichen Spritzgussformen aus Metall, die teuer und aufwändig in der Herstellung sind, hat sich Berker jetzt dazu entschieden, für die Herstellung der zu testenden Prototypen auf Gussformen aus dem 3D-Drucker zu setzen. Eine der größten Herausforderungen dabei ist, dass diese neu produzierten Teile sehr präzise gefertigt sein müssen, um mit einer anderen Komponente, die aus einer Metallform stammt, so zusammengefügt zu werden, dass der Prototyp funktionsfähig ist. Um dieser Herausforderung zu begegnen, nutzt Berker jetzt den Multimaterial-Drucker Connex von Stratasys mit Digital ABS™-Materialien.

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Gut geschaltet
Damit produzierte Berker eine Reihe von Formhohlräumen mit verschiedenen Geometrien. Jede dieser Formen wurde dazu genutzt, mit ihr verschiedene finale Materialien für das fertige Produkt zu testen. Zum Einsatz kamen dabei ASA, PC und TPE. Mit beeindruckendem Resultat: Im Durchschnitt konnten pro Form eine Kosteneinsparung von 83 % und eine Reduzierung der Produktionszeit von 85 % erreicht werden.

Produkt und Prototyp

„Diese neue Flexibilität ermöglicht es uns, zwei oder drei verschiedene Optionen gleichzeitig zu testen, um so das optimale Ergebnis zu erzielen“, sagt Andreas Krause, Head of Technical Department & Manufacturing bei Berker. „Dieses Verfahren und die hohe Qualität unserer Produkte auf Basis dieser funktionellen Prototypen hat unsere Entwicklungsprozesse beschleunigt. Die Formhohlräume, die mit Hilfe von Stratasys entstanden sind, haben uns dabei geholfen, Kosten und Zeit zu sparen und funktionsfähige Prototpypen im finalen Material zu erstellen. Wir nutzen diese Technologie im ganzen Unternehmen, um Testkomponenten in ‚echten‘ Materialien herzustellen.“

Die so entstandenen Spritzgussformen halten sich dabei genau an die vorgegebenen Toleranzen und ermöglichen die Verwendung der richtigen Materialien – und kosten dabei nur einen Bruchteil von traditionell hergestellten Formhohlräumen aus Metall. Die getestete Komponente ist jetzt in der Produktion.

„Mit 3D-Druck hergestellte Spritzgussformen sind oft die perfekte Lösung für Prototyping und die Fertigung von Kleinserien“, unterstreicht Nadav Sela, Director Manufacturing Tools von Stratasys. „Sie ermöglichen Unternehmen die Herstellung von Komponenten mit komplexen Geometrien im endgültigen Material, bevor sie in die Serienproduktion investieren – und das bei geringen Herstellungskosten und schnellen Durchlaufzeiten. Und wenn der Prototyp nach den ersten Testläufen noch überarbeitet werden muss, kann man in nur wenigen Stunden eine neue Spritzgussform erstellen und auch hier wieder jede Menge Zeit und Geld sparen.“ kf

Video: Wie Berker auf 3D-Druck umgestellt hat

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