Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »FINTOOP«
Die Optikentwicklung durch Wechselwerkzeuge beschleunigen
Optische Linsen sind Bestandteil unzähliger Produkte – von der Handykamera, über Raum- und Automobilbeleuchtung, Endoskope bis hin zu Displaytechnologien. In Funktion und Design werden optische Produkte stets weiterentwickelt, um die Bedarfe am Markt zu erfüllen. Die Produktgestaltung unterliegt dabei immer kürzeren Entwicklungszyklen und macht die Gestaltung neuer Prozesstechnologien für die optische Kunststoffproduktion notwendig. In der Entwicklung von Kunststoffoptiken müssen häufig mehrere Designs mit unterschiedlichen Form- und Lagetoleranzen erprobt werden, die jeweils den Bau eines kompletten Spritzgusswerkzeug erfordern. Sobald ein Optiksystem aus fünf oder mehr Linsen besteht, wird deutlich, welcher Fertigungsaufwand allein hinter der Herstellung von Spritzgusswerkzeugen steckt. Eine Alternative bieten Wechselwerkzeuge, bei denen nur der optische Formeinsatz und nicht das komplette Werkzeug getauscht werden muss. Ein solches Schnellwechselwerkzeug entwickeln die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IPT zusammen mit Partnern aus Industrie und Forschung im Projekt »FINTOOP«.
Den Formeinsatz schnell wechseln ohne Qualitätsverlust
Konventionelle Wechselwerkzeuge erfüllen die Bedarfe an Geometrien mit gröberen Toleranzen. Die hohen Genauigkeiten, die leistungsfähige Mikrooptiken erfordern, können sie bisher nicht abbilden. Im Projekt »FINTOOP« optimiert das Projektkonsortium die Zentriertechnik, mit der die optisch relevanten Flächen des Formeinsatzes und des Stammwerkzeugs präziser als bisher zueinander ausgerichtet werden können. Präzisionsteile mit Toleranzen von nur wenigen Mikrometern können damit gefertigt werden. Um die optimalen Zentrierparameter zu bestimmen, erproben und validieren die Forschenden verschiedene Zentrierkonzepte hinsichtlich Genauigkeit, Standzeit und Flexibilität. Für das Zentrierkonzept mit den besten Ergebnissen gestaltet das Konsortium ein Demonstratorwerkzeug.
Die Produktionseffizienz erhöhen durch geringe Umrüstzeiten
Mit dem neuen Schnellwechselkonzept sparen Optikentwickler Zeit und Kosten durch geringe Rüstzeiten der Maschine. So lassen sich auch optische Mehrlinsensysteme, beispielsweise Objektive, die meist nur in geringen Stückzahlen produziert werden, kostengünstiger als bisher herstellen. Darüber hinaus ist es ein Ziel des Projektkonsortiums, das Stammformsystem so flexibel zu gestalten, dass nicht nur Prototypen oder Kleinserien hergestellt werden können: Wenn ein großer Teil des Maschinenparks mit der Stammform ausgestattet werden kann, lassen sich verschiedene Produkte allein durch den Tausch der formgebenden Einsätze herstellen. Die Wechseleinsätze können direkt auf der Spritzgießmaschine getauscht werden, ohne dass ein Kransystem das gesamte Werkzeug aus der Maschine heben muss. Am Ende des Entwicklungsprozesses steht dann ein hochgenaues Werkzeug, das in weniger als 30 Minuten unmittelbar in der Maschine umgerüstet werden kann.
Projektkonsortium
Projektkoordination: Fachhochschule Südwestfalen
Projektpartner:
- Böhm Plast-Technology GmbH
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
- Johannes Becker Werkzeugbau GmbH
- Marco Hillebrand Modellbau e.K.
Förderhinweis
Das Forschungsprojekt »FINTOOP« wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert.
Förderkennzeichen: 16KN100539