Sneller spuitgieten door 3D-geprinte metalen matrijsinserts

Dit meldt Christiaan Alofs, directeur-eigenaar van Maakmij uit Zaltbommel. Hij ontwerpt en 3D-print sinds een half jaar deze matrijsinserts voor de Nederlandse en Vlaamse markt. "Conforme koeling, het langs de vormholte koelen, is het sleutelwoord bij ontwerp van matrijzen", weet Alofs. "Door de inserts van matrijzen met meerdere koelkanalen te ontwerpen wordt onder andere een opmerkelijk snellere cyclustijd gehaald."

Gebogen koelkanalen

3D-geprinte metalen spuitgietmatrijzen met conforme koeling maken cyclustijden in de productie aanzienlijk korter. "Voorheen waren er beperkte koelmogelijkheden doordat men met cnc-verspaningstechniek geen gebogen koelkanalen kon maken. Met het 3D-printen in metaal kunnen gereedschappen met complexe binnenstructuren worden gemaakt en zijn de mogelijkheden nagenoeg onbeperkt’, aldus Alofs. De koelkanalen kunnen daardoor elke vorm volgen en daardoor de matrijs effectiever afkoelen daar waar nodig is. "Dat levert een minstens dertig procent kortere cyclustijd op. En dit is voorzichtig gesteld want er zijn voorbeelden van 75 procent kortere cyclustijd (bij het spuitgieten van Lego-blokjes, red). Bovendien zorgt het gericht koelen ook voor minder uitval en minder problemen met de oppervlakte en vervorming door spanningen van het kunststof eindproduct. Ook op milieugebied zijn er voordelen wan deze matrijs-inserts verbruiken minder energie tijdens het spuitgietproces en er wordt geen giftig berylliumkoper meer gebruikt voor warmtegeleiding", meldt Alofs.

Betrouwbaar

Maakmij print de metalen matrijs-inserts op een Concept Laser M1. Het bedrijf werkt samen met de Hofmann Innovation Group, een grote matrijzenmaker en oprichter en mede-eigenaar (samen met GE) van Concept Laser. Het 3D-metaalprinten van conforme koeling vraagt om kennis van zaken van stromings- en warmteleer in het spuitgietproces en metallurgische kennis van gereedschappen. Er is vijftien jaar ervaring op het gebied van 3D-geprinte matrijsdelen en het is dus een beproefde methode. Fabrikanten als Miele, Rowenta en Lego werken al jaren met 3D-geprinte inserts. Daar staan matrijzen die al meer dan vier miljoen shots probleemloos hebben gedraaid. 

Printen op bestaande matrijskernen

De 3D-printtechniek is inmiddels zo ver doorontwikkeld dat er op conventioneel geproduceerde kernen kan worden geprint. Dit is een laagdrempelige manier om bij kritische onderdelen 3D-technologie toe te passen: er wordt alleen geprint op de plaats waar het nodig is. Ook kan met deze hybride manier van printen een hotspot in oudere matrijzen worden opgelost. Zo blijven de kosten laag terwijl er maximaal geprofiteerd wordt van de voordelen.

Het is de missie van Maakmij om ervoor te zorgen dat het conform koelen van matrijs-inserts tot de standaard gereedschapskist behoort van Nederlandse en Vlaamse matrijzenmakers. Inmiddels werken niet alleen grote OEM’s met deze techniek want ook in de verpakkingsindustrie (caps & closures) en in de automotive wordt met geprinte matrijs-inserts geproduceerd.