PROTO DIE – Ein neues Verfahren für druckgegossene Prototypen | 03.05.2010

PROTO DIE - Magnesiumprototyp

Es ist ein neuer Ansatz beim Bau der Druckgusswerkzeuge, der den Einsatz des Druckgussverfahrens für Prototypen und Nullserien überhaupt erst wirtschaftlich werden lässt. „Wir haben lang und sehr intensiv an unserem neuen Werkzeugkonzept gearbeitet. In den letzten Jahren gelang uns dann der Durchbruch.“, so Rocco Weyers, einer der zwei geschäftsführenden Gesellschafter der G.W.P. Manufacturing Services AG. Kernstück ist ein auf die bei Prototypen weit geringeren Zyklen optimiertes Werkzeug. „Wir haben eine neue stark vereinfachte Bauweise entwickelt, die die Kosten deutlich verbilligt, die Werkzeugfertigung verkürzt – und das ohne Einbußen bei der Formteilqualität hinnehmen zu müssen.“, so Weyers weiter.

Das alte Ärgernis der Ingenieure

Entwickler kennen das Problem: Bisher werden Prototypen für ein Druckgussbauteil entweder aus dem Vollen gefräst, im Metall-Lasersinter-Verfahren (MLS) oder als Feingussteil hergestellt. Alle Fertigungsvarianten haben einen entscheidenden Nachteil für echte Funktionsprototypen: sie sind bezüglich Legierung, Gefüge und Toleranzen fertigungsbedingt nicht mit der späteren Druckguss-Serie vergleichbar! Die Prozesssicherheit der künftigen Serie und die Abstimmung mit komplettierenden Bauteilen kann oft nur abgeschätzt werden. Da die Bauteileigenschaften der Prototypen immer nur annähernd denen der künftigen Serienteile entsprechen, wird durch die notwendigen umfangreichen Versuchsreihen und Anpassungen viel Entwicklungszeit verschenkt. Neben zusätzlichen Kosten kann das den Markteintritt eines Produktes erheblich verzögern.

Die Vorteile von PROTO DIE

Mit dem neuen Prototypenverfahren PROTO DIE können abhängig von der Formteilgröße und Bauteilgeometrie Prototypen, Nullserien und Kleinserien bis zu 3.000 Stück (max. Standzeit) gegossen werden. Die maximal mögliche Bauteildimension liegt bei einer Raumdiagonale R=√(a²+b²+c²) von 300 mm, die maximale Schließkraft beträgt 500 Tonnen. Hinterschneidungen können mit Schiebern und Werkzeugkernen umgesetzt werden. Für das Druckgießen mit PROTO DIE eignen sich alle gängigen Serien-Legierungen in Aluminium, Zink, Magnesium und Messing. Rocco Weyers: „Den größten Anteil der Prototypen fertigen wir bisher in Aluminium. Aber besonders bei Magnesium sehen wir noch ein großes Entwicklungspotenzial. Magnesium bedarf allerdings besonderer Erfahrungen und Kenntnisse bei der Nachbearbeitung, welche wir im eigenen Fertigungszentrum in Zhongshan konzentriert haben.“

Die Lieferzeit für Druckguss-Prototypen beträgt mindestens 22 Werktage, da für PROTO DIE massive Stahlwerkzeuge angefertigt werden. Für die Teilefertigung ist das im Vergleich zu Rapid-Prototyping-Modellen zwar vergleichsweise lang. Bei Betrachtung des gesamten Entwicklungszeitraums verkürzt sich mit PROTO DIE dieser allerdings erheblich, da wesentlich weniger Versuchsreihen nötig werden. Werkzeugänderungen sind für die Prototypen dank der modularen Bauweise sehr schnell und kostengünstig umsetzbar. Mit wenigen Anpassungen können diese auch für die Vorserie verwendet werden.

PROTO DIE ist für Guss-Prototypen immer dann besonders geeignet,

• wenn sehr hochwertige dünnwandige Metall-Prototypen benötigt werden,
• wenn es auf seriennahe Eigenschaften ankommt (Testversuche),
• wenn kostenoptimierte Vorserien und Kleinserien geplant sind,
• wenn im Anschluss eine Druckguss-Serie geplant ist (Kostenvorteile).

Bessere Prototypen

Gussteile aus dem PROTO DIE-Verfahren können wie beim serienmäßigen Druckgießen sehr dünnwandig hergestellt werden. Toleranzen (nach GTA14), physikalische Eigenschaften und feine Oberflächen sind mit Formteilen aus Druckguss nicht nur ähnlich, sondern identisch! Letzteres zeichnet PROTO DIE gegenüber einer Reihe von Entwicklungen anderer Hersteller aus. Höhere Genauigkeiten und Passungen sind durch spanende Nachbearbeitung möglich. Die gegossenen Prototypen können anschließend lackiert, pulverbeschichtet oder galvanisch behandelt werden.

„Wir haben in den letzten Jahren sehr viel Aufwand betrieben, um PROTO DIE weiter zu verfeinern. Die Ergebnisse können sich sehen lassen. Ich denke, unser Lösungsansatz mit echten Druckguss-Prototypen zu arbeiten, birgt ein enormes Potenzial für Hersteller besonders im Automobil- und Maschinenbau.“, so Rocco Weyers. Der Fertigungsdienstleister G.W.P. sieht sich als Entwicklungspartner und hat sein Angebot an Ingenieurdienstleistungen stark ausgebaut. Technologische Beratung, CAD-Konstruktion, Industriedesign, Reverse Engineering, Simulationen, Werkstoffanalysen sind einige Dienstleistungen mit denen Kunden von der Idee bis zum einbaufertigen Produkt begleitet werden.

Interessant für verschiedene Branchen

PROTO DIE ist für alle Industriebranchen interessant, die dünnwandige präzise Komponenten aus Metallguss einsetzen. Besonders die Branchen mit vielen sehr anspruchsvollen mechanischen Bauteilen, wie dem Bereich Automotive, dem Maschinenbau, dem Schienenfahrzeugbau oder der Luftfahrtindustrie können von diesem neuen Verfahren überproportional profitieren. Aber auch Hersteller von Leuchten, medizintechnischen oder elektronischen Geräten, die regelmäßig neue Gehäuse entwickeln, erzielen mit dem neuen Verfahren spürbare Zeit- und Kostenvorteile. Denn, je später Korrekturen im Entwicklungsprozess vorgenommen werden müssen, desto teurer werden sie in der Regel auch.

Technische Details und Zusammenfassung

Technische Details und eine Zusammenfassung finden Sie unter: PROTO DIE