Ein Kooperationsprojekt der Neue Materialien Bayreuth GmbH erforscht, wie mit addiven Fertigungsmethoden der Verbrauch zunehmend knapper Hartmetalle bei der Herstellung von Fräserköpfen annähernd halbiert werden kann. Dabei sollen zudem höhere Standzeiten und geringere Herstellungskosten erreicht werden.

Der Boom bei der E-Mobility hat Auswirkungen auf die Produktionslandschaft. Ein Beispiel hierfür sind Gelenkwellen: Elektrische Antriebe erfordern mehr davon im Vergleich zu konventionellen Antrieben, was den Bedarf an Fräswerkzeugen erhöht, die zur Herstellung dieser Komponenten benötigt werden. Diese Werkzeuge bestehen normalerweise aus einem Stahlgrundkörper und einem Hartmetall-Fräskopf. Eine besonders hohe Schnittgeschwindigkeit erreichen Kugelbahnfräser, die mehrere Schneidkanten aufweisen.

Lösung additive Fertigung

Bisher werden diese Präzisionsfräser mithilfe der kostenintensiven Pulvermetallurgie hergestellt, die einen hohen Materialeinsatz erfordert. Wolframkarbide in Kobaltmatrix sind am häufigsten in diesem Prozess zu finden. Wolfram und Kobalt gelten jedoch als kritische Rohstoffe in Deutschland.Als alternative Fertigungsmethode bietet sich die additive Fertigung mittels endkonturnahem 3D-Druck an, bei dem der Materialeinsatz deutlich reduziert wird. Der 3D-Druck von Wolframkarbid ist jedoch aufgrund seiner hohen Härte technisch schwierig.

Spart Material, hält dafür länger

Ein Kooperationsprojekt der Neue Materialien Bayreuth GmbH beschäftigt sich daher mit der Entwicklung einer Fertigungsroute für endkonturnah gedruckte Fräskopfrohlinge aus Hartmetall mit dem Fused Deposition Modeling (FDM). Diese Methode basiert auf Extrusion und ermöglicht eine Materialeinsparung von 45 %, da kein Schleifschlamm anfällt und der Materialeinsatz sparsam ist. Weitere Ziele des Projekts sind eine Standzeiterhöhung um mindestens 10 % und eine Kostensenkung um mindestens 30 %. Das Kooperationsprojekt wird im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert und umfasst die Neue Materialien Bayreuth GmbH sowie die Firmen Klaus Trott und Peter Würtele.

BIld oben: Der 3D-gedruckte Fäserkopf verbraucht weniger Material ist aber haltbarer. Foto: NMB

Von fil