Werkzeugbau

Werkzeugbau mit Zukunft

Das Geschäftsfeld »Werkzeugbau« des Fraunhofer IPT bietet Unternehmen, Zulieferern und Kunden des Werkzeug- und Formenbaus ganzheitliche Lösungen, damit diese die vielfältigen Herausforderungen ihrer Branche erfolgreich bewältigen. Um unseren Kunden ein breites Angebot an Beratungs-, Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen liefern zu können, kooperieren wir eng mit dem Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen und der WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH.

Unser Angebot

  • Individuelle Beratungsprojekte
    – Technologieauswahl, -einsatz und -optimierung
    – Kostensenkung durch Verkürzung von Prozessketten
    – Standzeiterhöhung von Werkzeugen und Formen
    – Oberflächenbearbeitung und Finish
    – Bewertung der technologischen Leistungsfähigkeit und Gestaltung wettbewerbsfähiger Prozessketten
  • Forschungsprojekte
    – Auftrags- und Grundlagenforschung
    – Konsortialforschung 
  • Aus- und Weiterbildung
    Gestaltung individueller Seminare und Vorträge
  • Kennzahlen-Datenbank Werkzeugbau
    – Benchmarking-Projekte
    – Studien zum Technologieeinsatz im Werkzeug- und Formenbau

Internationales Kolloquium »Werkzeugbau mit Zukunft«

Das Internationale Kolloquium »Werkzeugbau mit Zukunft« gilt als zentraler Branchentreffpunkt. Auf kompakte Art und Weise bietet die Veranstaltung praktische Handlungsempfehlungen, damit Unternehmen im Wettbewerb langfristig erfolgreich bestehen.

Wettbewerb »Excellence in Production«

»Excellence in Production« – so heißt der Wettbewerb, mit dem das Fraunhofer IPT und das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen jedes Jahr den besten Werkzeugbau im deutschsprachigen Raum küren. Der Wettbewerb hat sich in der Branche des Werkzeug- und Formenbaus fest etabliert – im Jahr 2016 ermittelt eine hochkarätige Jury aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik bereits zum 13. Mal den »Werkzeugbau des Jahres«.

Schwerpunktthemen im Werkzeug- und Formenbau

Durch unsere langjährigen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten verfügen wir über fundierte Erfahrungen in den folgenden Handlungsfeldern des Werkzeug- und Formenbaus:

Automatisierte Feinbearbeitung von Werkzeugoberflächen

Das Fraunhofer IPT entwickelt gemeinsam mit Partnern aus der Industrie neue Fertigungssysteme für den Werkzeug- und Formenbau: Auf Basis von Industrierobotern und mit speziellen kraftgeregelten Spindeln und Werkzeugaufnehmern sowie einer CAD/CAM-Anbindung lassen sich Schleif-, Läpp- und Polierprozesse auf freigeformten Werkzeugen und Formen automatisiert programmieren und ausführen. Ziel ist es, den manuellen Endbearbeitungsaufwand drastisch zu reduzieren und so Zeit und Kosten zu sparen.

Laseroberflächenbehandlung zur Standzeitverlängerung

Bauteil- und Werkzeugoberflächen unterliegen häufig hohem Verschleiß und starker Korrosion. Um die Funktion der Komponenten zu erhalten, bietet es sich an, die Oberflächen entsprechend ihrer späteren Anwendung zu funktionalisieren. Die Laseroberflächenbehandlung bietet hier eine flexible Möglichkeit, die Bauteil- und Werkzeugoberflächen effektiv vor Verschleiß und Korrosion zu schützen. Das Verfahren eignet sich darüber hinaus auch dazu, geschädigte Bauteile und Werkzeuge instand zu setzen. Durch die Laseroberflächenbehandlung lassen sich die verschlissenen Bauteil- und Werkzeugbereiche lokal reparieren – flexibel und passend für den konkreten Anwendungsfall.

Laserstrahlstrukturieren

Strukturierte Oberflächen nehmen Einfluss auf die technische Funktion, die Haptik und die Optik von Bauteilen. Das Laserstrahlstrukturieren eröffnet hier neue Wege: So können technische Mikrostrukturen, mit dem Laserstrahl in Bauteiloberflächen eingebracht, Energieverluste bei tribologisch hoch beanspruchten Systemen verringern und ihre Effizienz steigern. Auch im Werkzeug- und Formenbau finden sich zahlreiche Anwendungsgebiete, die von strukturierten Oberflächen profitieren: Kleinste Kanäle dienen dazu, Spritzgießformen zu entlüften und reduzieren so die Gratbildung. Kunststoffbauteile mit großflächigen Designstrukturen, beispielsweise im Automobil, hinterlassen einen hochwertigeren Eindruck als einfache, glatte Oberflächen. Verschiedene Strukturen lassen sich dabei nahtlos miteinander kombinieren.

Fräsprozesse beherrschen

Funktions- und Strukturbauteile, die im Einsatz höchsten Belastungen unterliegen, müssen aus besonderen Materialien mit speziellen Anforderungsprofilen gefertigt werden. Zur Formgebung der neuen Hochleistungswerkstoffe eignet sich das simultane 5-Achs-Fräsen. Doch dafür ist eine ganzheitliche Prozessauslegung unabdingbar, denn konventionelle Prozessrouten lassen sich nicht einfach adaptieren. Die Prozesswechselwirkungen zwischen Werkstück, Werkzeug, Bahnführung und Maschine müssen ganzheitlich erfasst werden. Dazu dient eine methodische Vorgehensweise, die von den Grundlagen bis zum Einsatz von Analogieprozessen zur eindeutigen Definition der Zerspanparameter reicht. Die Parameter der Zerspanung gilt es wiederum in einer geometrieadaptiven und ressourcenschonenden Werkzeugführung zu berücksichtigen. Das Ergebnis ist eine kundenindividuelle, reproduzierbare und wirtschaftliche Prototypenfertigung.

Preis- und Kostenanalyse beim Einkauf von Werkzeugen

Die Kosten für Werkzeuge zu optimieren gewinnt wegen des ständig steigenden Kosten- und Konkurrenzdrucks immer mehr an Bedeutung. Nicht nur hohe Qualität und kurze Lieferzeiten, sondern auch wettbewerbsfähige Werkzeugkosten entscheiden darüber, ob sich ein Produkt erfolgreich am Markt positionieren lässt. Der Einkauf muss heute die wichtigsten Kostentreiber im Werkzeug- und Formenbau kennen und diese durch geeignete Ansätze gezielt beeinflussen. Auch die intensive Zusammenarbeit mit verschiedenen Fachdisziplinen wie der Entwicklung oder der Produktion im eigenen Unternehmen kann helfen, Kostenpotenziale bei der Herstellung von Werkzeugen und Formen zu identifizieren.

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Moritz Wollbrink M.Sc.

Geschäftsfeldleiter Werkzeugbau

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
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