Addition spezialisiert sich auf 3D-Druck für den Werkzeugbau

Forschenden der Universität Paderborn und einer renommierten Forschungseinrichtung in den USA ist es gelungen, eine neue Klasse von Werkzeugstählen zu entwickeln, die die Möglichkeiten des 3D-Drucks für den Werkzeugbau nutzbar machen.

Der Werkzeugbau ist ein der Öffentlichkeit kaum bekannter Industriezweig, aber zugleich das Rückgrat des Maschinenbaus. Ob Zahnbürste, Laptopgehäuse oder Autoteile – fast alle Produkte entstehen, indem flüssiges Metall oder Kunststoff in präzise gefertigte Formen aus Stahl eingespritzt wird. Dort kühlt das Material ab, erstarrt innerhalb weniger Sekunden und wird anschließend als nahezu fertiges Bauteil entnommen. Wie schnell und effizient diese Prozesse ablaufen, hängt maßgeblich von der Kühlung durch das Werkzeug ab.

Bereiche dieser Werkzeughälften additiv zu fertigen, ist besonders interessant, da sich dadurch das aus der Raketendüsenfertigung bekannte Konzept konturnaher Kühlkanäle auf Werkzeuge übertragen lässt. So können geschmolzene Metalle oder Kunststoffe effizienter abgekühlt werden, was Kosten, Material und Zeit spart und gleichzeitig die Lebensdauer der Werkzeuge erhöht. Ein wesentliches Problem des bisherigen Standes der Technik besteht jedoch darin, dass keiner der bislang verfügbaren schweißbaren Werkstoffe für den Einsatz 3D-gedruckter Werkzeuge die notwendige Kombination aus großer Härte und guter Wärmeleitfähigkeit aufweist. Genau hier setzt die Erfindung der Gruppe um Dr. Florian Hengsbach an. Gemeinsam mit amerikanischen Forschenden entwickelte Hengsbach als Gastwissenschaftler in den USA ein neuartiges Werkzeugstahlkonzept. Diese Stähle wurden anschließend an der Universität Paderborn in Zusammenarbeit mit Prof. Mirko Schaper erfolgreich als Pulver hergestellt, 3D-gedruckt und bis zur atomaren Ebene analysiert.

Im Rahmen der Ausgründung von Hengsbach wurde dieses neue Stahlkonzept für den 3D-Druck in die Addition GmbH überführt. „Bislang war die Herstellung von Werkzeugen mittels 3D-Druck nur mit wenig geeigneten oder schlecht zu verarbeitenden Stählen möglich. Mit unserem patentierten, maßgeschneiderten Werkzeugstahl für den 3D-Druck müssen erstmals keine Performance-Abstriche akzeptiert werden“, erklärt Dr. Hengsbach. Die erfolgreiche Überführung der Forschungsergebnisse in die industrielle Anwendung wurde im Rahmen des vom Land Nordrhein-Westfalen geförderten Hochschulverbunds innovation2business.nrw unterstützt.

Das Beitragsbild zeigt das Team hinter Addition, bestehend aus Jan Gierse, Juri Müller und Dr. Florian Hengsbach (v. l.). Zusammen vereinen sie tiefgreifende Expertise aus Maschinenbau, Werkstofftechnik und additiver Fertigung. Foto: Addition GmbH