Designoffensive im automobilen Formenbau

Kompaktes 5-Achs-Fräsen kombiniert mit Laser-Oberflächenstrukturieren von Kunststoff-Spritzgussformen auf einer Maschine: Die LASERTEC 65 Shape setzt neue Standards im Formenbau.

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Die Zeit der einfachen Ledernarbungen im Autoinnenraum ist genauso
vorbei wie die der Einheitsoberflächen vieler Konsumgüter. Dank der
innovativen Technologie des 5-Achs-Lasertexturierens  auf den
Hightech-Maschinen der LASERTEC Shape-Baureihe von DMG/MORI SEIKI sind
Designern von Sichtoberflächen nunmehr keine Grenzen mehr gesetzt.

LASERTEC 65 Shape
5AchsLaserstrukturieren einer Lenkradkappe mit Wabenstruktur
Oberflächenstrukturen
Flexible LASERTEC Technologieintegration via HSK Schnittstelle

Geometrisch-definierte Oberflächenstrukturen in Freiformflächen zum Beispiel für Automotive-Innenraumkomponenten wie Armaturen, Lenkradkappen aber auch Motorabdeckungen sind in reproduzierbarer Qualität herstellbar. Darüber hinaus ermöglicht die flexible LASERTEC – Integration via HSK-Schnittstelle in eine 5-Achs-Fräsmaschine eine Technologiekombination von Fräsen & Lasern auf einer Maschine.

Hochkompakte 5-Achs-Präzisions-Werkzeugmaschine garantiert Langzeitstabilität:

Als jüngstes Modell der Shape-Baureihe kombiniert die LASERTEC 65 bewährte 5-Achs-Frästechnologie auf Basis der hochkompakten, leistungsstarken DMU 65 monoBLOCK© mit den Möglichkeiten der 5-achsigen Laser-Präzisionsbearbeitung. Produktivität und Präzision beginnen somit schon beim Fräsen der Formbauteile. Ein kompakter Gussständer im monoBLOCK®-Design sorgt für absolute Stabilität und Steifigkeit, was maximale Langzeitgenauigkeit garantiert. Das Maschinendesign ist auf geringen Platzbedarf ausgelegt – die Stellfläche beträgt lediglich 7,5 m² – und bietet optimale Zugänglichkeit zu einem großen Arbeitsbereich. Dieser misst 650 x 650 x 560 mm und kann bei einer Türöffnung von bis zu 1.430 mm jederzeit mit einem Kran von oben beladen werden. So lassen sich bei der 5-Achs-Maschinenversion mit integriertem NC-Schwenkrundtisch problemlos Spritzgussformen mit bis zu 840 mm Durchmesser und 500 mm Höhe bei einem Werkstückgewicht von bis zu 1.000 kg in den Arbeitsraum einbringen. Die 3-achsige Maschine ermöglicht sogar die Bearbeitung von Bauteilen mit einem maximalen Gewicht von 1.800 kg.

Technologiekombination von Fräsen & Lasern auf einer Maschine:

Herzstück der LASERTEC 65 Shape ist ein Laserscanner, der über eine HSK-Schnittstelle flexibel in die Maschine integriert werden kann, so dass selbst hochkomplexe Formbauteile  nach der Fräsbearbeitung in derselben Aufspannung auch lasertexturiert werden können. Die Implementation des HSK-Laserkopfes erfolgt über einen speziellen, manuellen Wechslerarm neben der Maschine, welcher ein Umrüsten von Fräs- auf Laserbetrieb innerhalb von 10 Minuten ermöglicht. Dabei ist die LASERTEC-Technologieintegration flexibel in alle monoBLOCK© sowie duoBLOCK©-Fräsmaschinen von DMG / MORI SEIKI möglich. Diese höchst innovative Form der Oberflächenbearbeitung von Kunststoff-Spritzgussformen übersteigt die des herkömmlichen Ätzverfahrens bei weitem. Gegenüber der umweltfeindlichen Ätztechnik können beim Lasertexturieren eben auch hochkomplexe, geometrisch-definierte 3D-Oberflächenstrukturen ohne Probleme in Freiflächen mit höchster Reproduzierbarkeit eingebracht werden. Somit lassen sich, angefangen von der einfachen Lederstruktur in eine Handymold, über komplexe 3D-Schuppenstrukturen in eine Schuhsohle bis zur geometrisch-definierten Pyramidenstruktur in eine Lenkradkappe, nahezu alle denkbaren, technischen Sichtoberflächen kundenspezifisch umsetzen.

Digitale Prozesskette: vom Bitmap bis zur laserstrukturierten Spritzgussform:

Die für das Lasern notwendigen Strukturdaten werden auf Basis von Graustufenbitmaps erstellt. Es folgt das sogenannte Mapping, bei dem die dreidimensionale Oberfläche des zu strukturierenden mit einem gleichmäßigen und möglichst verzerrungsarmen Gitter versehen wird. Hierzu ist der Einsatz externer 3D-Software nötig, wie sie u.a. auch für Animationsfilme zum Einsatz kommt. Im Prinzip wird dabei die Struktur im Rechner wie eine Art „Gummihaut“ auf die Geometrie der Werkzeugform gezogen. Dieselbe Software überträgt daraufhin die zuvor erzeugte Oberflächenstruktur auf diese gemappte 3D-Oberfläche. Das Finetuning insbesondere bei anspruchsvollen Freiformflächen erfolgt auf einer Bildbearbeitungssoftware. Abschließend setzt das anwenderfreundliche Softwarefeature LASERSOFT-3D-TEXTURE die erarbeiteten Strukturdaten dann für die eigentliche Bearbeitung um, generiert die CNC-Bearbeitungsprogramme, simuliert die Bearbeitung vorab in 3D und positioniert dann das Werkstück so, dass der Laserstrahl immer in einem möglichst idealen Winkel auf die Fläche trifft. Dabei wird der Anwender steuerungsseitig mit der leistungsstarken CNC-Control Siemens 840D solutionline mit DMG ERGOline®Panel und 19“-TFT-Bildschirm unterstützt.

Konturparalleles Lasershapen

Eine deutlich schnellere Laserbearbeitung insbesondere bei schwer zugänglichen Bauteilsequenzen bei gleichzeitig zunehmender Qualität wird durch die innovative Optionseinheit „Konturparalleles Lasershapen“ erzielt. Dabei ist es durch die Integration eines sogenannten Z-Shift möglich, den Laserfokus sehr dynamisch auf der Z-Achse zu verschieben. Dies wird über eine schnell bewegliche Linse in der Optik realisiert.
Der große Benefit besteht darin, dass dadurch nicht jede Spur, welche mit dem Laser bearbeitet werden soll, mit dem Laserkopf oder dem gesamten Werkstück auf der Z-Achse neu nachgestellt werden muss. Gegenüber dem Wettbewerb lassen sich viele Spritzgussformen somit bis zu doppelt so schnell texturieren.
Darüber hinaus werden in der LASERTEC Shape – Baureihe Faserlaser mit bis zu 200 Watt verbaut. Durch den Einsatz einer höheren Laserleistung lassen sich somit in ausgewählten Materialien wie z.B. Aluminium oder Guss deutliche Produktivitätssteigerungen erzielen.
Abschließend lässt sich zusammenfassend festhalten, dass gerade durch das Zusammenspiel von Laserleistung, der Möglichkeit des konturparallelen Lasershapens sowie der schnellen Oberflächenberechnung der Software eine unschlagbar schnelle Laserbearbeitung möglich ist.

DMG / Mori Seiki auf der Automotive Interiors Expo (12.-14.06.2012) in Stuttgart, Halle 3 / A-5300

Kontakt:

www.gildemeister.com