Nur scheinbare Konkurrenz

Text: Thomas Masuch; Fotos: Zikomm / Th. Masuch, Listemann - 02.09.2018

Formenbauer können bei konturnaher Kühlung auf mehrere Technologien zurückgreifen: Listemann und Renishaw kombinieren unter der gemeinsamen Marke die Stärken der Additiven Fertigung und des Vakuumlötens.

Der Werkzeug- und Formenbau ist eigentlich eine ziemlich konservative Branche. »Doch an der Additiven Fertigung wird kein Formenbauer vorbeikommen«, sagt Günther M. Rehm. »Manche Spritzgießer verlangen bereits ausdrücklich danach.« Der Marketingund Vertriebsleiter der Listemann Technology AG ist jemand, der es wissen muss – denn nur wenige Personen sind auf der deutschsprachigen und internationalen Formenbau-Landkarte so gut bewandert wie er.

Dabei besitzt das Liechtensteiner Unternehmen Listemann keine eigene Additive Fertigung, »und anfangs haben wir den 3D-Druck sogar als Wettbewerbsverfahren angesehen«, erinnert sich Rehm. Schließlich ist Listemann einer der wenigen Anbieter des Vakuumlötens und hat sich jahrelang ein großes technisches Wissen in der Herstellung konturnah gekühlter Formen aufgebaut. Und solche Werkzeuge werden immer mehr mittels Additiver Fertigung produziert.

»Die Investitionen machen sich in der Regel sehr schnell bezahlt.«

GELÖTET ODER ADDITIV GEFERTIGT

Inzwischen haben Rehm und seine Kollegen aber herausgefunden, »dass die scheinbare Konkurrenz gar keine ist und dass sich Vakuumlöten und Additive Fertigung sehr gut ergänzen. Denn dort, wo eine Technologie ihre Schwächen hat, zeichnet sich die andere durch ihre Stärken aus.« Um die Stärken aus beiden Technologien nutzen zu können, entstand bereits vor Jahren eine Kooperation mit dem Unternehmen LBC Engineering, das später in der Renishaw GmbH aufging.

Seit 2017 bieten Listemann und Renishaw konturnahe Temperierung unter der Marke »iQ temp« an. »Damit können wir unseren Kunden technologieunabhängig leistungsfähige Lösungen anbieten.« Je nachdem, welche Technologie zum Einsatz kommt, werden die Formeinsätze entweder in Liechtenstein gelötet oder bei Renishaw in Pliezhausen auf einer von zwölf Maschinen additiv gefertigt.

Beim Vakuumlöten wird der Formeinsatz oder -kern in mehrere, meist gefräste Komponenten aufgeteilt. Diese werden bei Listemann in einem Vakuumofen bei der Härtetemperatur des Stahls und einem Unterdruck von weniger als 10-5 mbar in einem sogenannten Vakuumlötprozess verbunden. Als »Verbindung« dient eine gerade einmal 50 ?m dünne Lotfolie, die sich bei Löttemperatur verflüssigt und die Oberflächen der einzelnen Komponenten benetzt und verbindet. Nach einem mehrstufigen Prozess halten die einzelnen Komponenten hochfest zusammen, es entsteht eine metallurgische Verbindung – »mit 70 bis 90 Prozent der Festigkeit des Werkzeugstahls«, wie Günther M. Rehm erklärt.

ANSPRUCHSVOLLE HIGHTECH-TEILE

Das Vakuumlöten ist das Kerngeschäft der Listemann Technology AG, die an drei Standorten in Liechtenstein, der Schweiz und in Polen rund 50 Mitarbeiter beschäftigt. Damit werden nicht nur Formenbauer beliefert – die vakuumgelöteten Teile gehen zum Beispiel auch in den Maschinenbau oder in die Luft- und Raumfahrt. Oftmals handelt es sich dabei um sehr anspruchsvolle Hightech-Teile.

Im Gegensatz zur Additiven Fertigung ist dieser Prozess deutlich günstiger – »teilweise um Faktoren, je nach Anwendung«, schätzt Rehm. Dadurch eignet sich das Verfahren eher für größere Formeinsätze, während die Additive Fertigung bei sehr filigranen und komplexen Kühlkreisläufen im Vorteil ist. Einen weiteren Vorteil sieht Rehm beim Material: »Bei der Additiven Fertigung von Formeinsätzen eignen sich derzeit nur zwei Stähle: 1.2709 und Corrax. « Beim Vakuumlöten sei die Materialauswahl fast unbegrenzt und reiche vom Stahl über Kupfer bis hin zu Keramik oder Diamant.

Von den Vorteilen der konturnahen Kühlung ist Günther M. Rehm überzeugt, denn damit lasse sich nicht nur die Zykluszeit verringern, sondern auch die Bauteilqualität verbessern. Dadurch lohne sich der Einsatz manchmal auch bei kleineren Stückzahlen. Die temperierten Werkzeuge seien zwar teurer, doch die Mehrkosten liegen laut Rehm in einer Spanne von wenigen Prozent. »Damit machen sie sich in der Regel sehr schnell bezahlt – in manchen Fällen innerhalb von Tagen.«

»IMMER MEHR NACHFRAGEN«

Listemann beliefert im deutschsprachigen Raum, aber auch weltweit mehrere Hundert Formenbauer. Nach Rehms Erfahrungen sind die meisten davon neuen Technologien wie der Additiven Fertigung oder dem Vakuumlöten aufgeschlossen. »Aber hin und wieder gibt es auch den einen oder anderen Traditionalisten, der seit 30 Jahren seine Kühlbohrungen in die Werkzeuge setzt, und nichts anderes wissen will.«

Insgesamt rechnet Rehm mit einem weiter steigenden Bedarf temperierter Werkzeuge. Denn neben den Spritzgießern haben inzwischen auch die Druckgießer die Vorteile der in den Werkzeugen integrierten Kühlkreisläufen entdeckt. Beim Druckguss stecken die Anwendung noch in den Kinderschuhen und »liegen im Vergleich zum Formenbau rund 20 Jahre zurück«, so Rehm, »aber es gibt auch hier immer mehr Nachfragen.«

Vakuumlöten

Vakuumlöten ist ein thermisches Fügeverfahren, mit dem hochfeste Fügeverbunde hergestellt werden. Dabei sind Verbindungen aus dem gleichen Werkstoff sowie aus unterschiedlichen Materialien möglich. Entscheidend ist das eingesetzt Lot, das abhängig von der Bauteilgeometrie als Folie, Paste oder Draht zum Einsatz kommt. Gängige Lote beim Vakuumlöten sind zum Beispiel Ni-, Cu- und Ag-Legierungen. Die Wirkungsweise der Lote beruht auf der Fähigkeit, im schmelzflüssigen Zustand Bestandteile der Grundwerkstoffe zu lösen und eine metallurgische Verbindung einzugehen. Das Fügen im Vakuum verhindert u.a. eine Wechselwirkung mit der Umgebung.

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