Additive Fertigungsprozesse für Crimpwerkzeuge (3DCRIMP)

Problemlage
In den nächsten Jahren wird die Anwendung der Elektronik in vielen Technologiebereichen, insbesondere auch unter dem Aspekt „Industrie 4.0“, sehr stark zunehmen. Neben den neuen Technologiebereichen, wie Photovoltaik, Windenergie und Elektromobilität wird auch der Einsatz der Elektronik in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, insbesondere mit neuen Leiterwerkstoffen und neuen Leitungskonzepten (Flachkabel), sehr stark ansteigen. Die Steckverbindungen dieser Kabel werden mit der Crimptechnik hergestellt, bei der die Stecker und Litzen durch einen Umformprozess miteinander verbunden werden. Je Serienprodukt müssen im Durchschnitt 3-5 Funktionsprototypenwerkzeuge zur Übergabe an den Kunden produziert werden. Es besteht in den letzten Jahren eine stark steigende Nachfrage an Funktionsprototypen, welcher Rechnung getragen werden muss. Die hiermit verbundenen Fertigungszeiten und Kosten werden von den Kunden nicht akzeptiert.

Ziel
Ziel des Projektes war die Entwicklung und Etablierung eines Prozesses zur Fertigung von individualisierten neuartigen Einsätzen für Crimpwerkzeuge in geringen Stückzahlen (Kleinserien) mittels additiver Fertigung. Dabei sollte im Rahmen des Projektes eine komplett neue Fertigungskette entwickelt werden, bei der erstmals sämtliche Schritte der Produktentstehung für die additive Fertigung miteinander verknüpft werden. Alle Schritte der Prozesskette wurden aufeinander abgestimmt, beginnend bei der Konstruktion und Auslegung, über die Arbeitsvorbereitung, die additive Fertigung mittels Selektiven Laserschmelzen bis hin zur Nachbearbeitung und der Erprobung bzw. Qualitätssicherung. Ein für diese Anforderungen geeignetes additives Verfahren sollte zur Fertigung von Crimpwerkzeugen entwickelt werden.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Crimpwerkzeuge werden teilweise nur in sehr geringen Stückzahlen benötigt und mit klassischen Fertigungsverfahren wie Fräsen, Stanzen und Schleifen hergestellt. Im Vordergrund des Projektes stand daher die Verkürzung der kompletten Herstellungskette. Dafür wurde die bestehende Prozesskette und das Produktspektrum analysiert sowie Anwendungsszenarien für die Integration einer additiven Fertigung definiert. Als Ergebnis liegt eine Konstruktionsmethodik vor, mit der Crimpwerkzeuge für die additive Fertigung optimiert werden können. Mittels additiv hergestellten Prototypen wurden geeignete Nachbearbeitungsprozesse identifiziert, um die notwendigen Anforderungen an die Genauigkeit der Werkzeuge zu erfüllen. Eine beispielhaft entwickelte Prozesskette wurde aufgebaut und erfolgreich validiert. Das beteiligte Unternehmen wird die erreichten Pilotergebnisse und sein damit neu erworbenes Wissen in kundenspezifische Produkte anwenden und sich am Markt etablieren. Die TU Darmstadt wird die Projektergebnisse für die Ausbildung von Ingenieuren, aber auch für neue, spezielle Entwicklungsprojekte, im Bereich der additiven Fertigungsmethoden, einsetzen. Ebenso werden die Ergebnisse später für die weiteren Entwicklungen bei den Handwerkzeugen umgesetzt.

• Technische Universität Darmstadt
• WEZAG Gesellschaft mit beschränkter Haftung Werkzeugfabrik