DE102019109775A1

DE102019109775A1 - Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs mit einem Kühlkanal

Info

Publication number: DE102019109775A1
Application number: DE102019109775.4A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Heinrich
Original assignee: Schaufler Tooling & Co KG GmbH; Schaufler Tooling & Cokg GmbH
Current assignee: Schaufler Tooling & Co KG GmbH; Schaufler Tooling & Cokg GmbH
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs, nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs, das Verfahren umfassend einen additiven Fertigungsschritt zur Herstellung eines Werkzeugabschnitts, wobei der Werkzeugabschnitt durch Aufschmelzen von wenigstens einem Ausgangswerkstoff mittels Energiezufuhr, wobei die Energiezufuhr insbesondere mittels Lichtbogen, Laser oder Widerstandserwärmung erfolgt, und Abscheiden des schmelzförmigen Ausgangswerkstoffs in einzelnen aufeinanderfolgenden Schichten hergestellt wird, und wobei wenigstens ein Kühlkanal im Werkzeugabschnitt ausgebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines Werkzeugs, nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein dazugehöriges Werkzeug, nämlich ein Um- oder Urformwerkzeug, sowie eine dazugehörige Vorrichtung, insbesondere zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren.
Bekannte Um- oder Urformwerkzeuge, wie beispielsweise Spritzgusswerkzeuge oder Druckgusswerkzeuge, insbesondere Aluminium- oder Magnesium-Druckgusswerkzeuge, oder deren Konturteile werden regelmäßig aus einem massiven Rohklotz eines geglühten Warmarbeitsstahls hergestellt, indem die entsprechende Kontur mit Aufmaß vorbearbeitet wird, dann das Werkzeug gehärtet wird und anschließend fertig bearbeitet wird. Dieses Vorgehen ist vergleichsweise materialintensiv, aufwändig und teuer.
Ferner ist bei derartigen Werkzeugen regelmäßig das Vorsehen von Kühlkanälen notwendig, um die Werkzeuge bei der späteren Verwendung kühlen zu können. Derartige Kühlkanäle werden meist mittels Tieflochbohren eingebracht, wobei Querbohrungen regelmäßig verschlossen werden müssen. Auch dies verursacht Kosten, benötigt Zeit und verschlossene Querbohrungen stellen potentielle Leckagestellen dar. Weiterhin ist die Einbringung von konturnah beziehungsweise konturparallel verlaufenden Kühlungen nur schwer oder gar nicht möglich, insbesondere bei komplexeren Werkzeugkonturen.
Bekannte Um- oder Urformwerkzeuge verschleißen nach einer gewissen Einsatzdauer (beispielsweise nach ca. 100.000 Gießzyklen). Die konturbildenden Teile (Konturteile) der Werkzeuge werden danach entsorgt und neu hergestellt. Hier wäre eine einfache und vergleichsweise kostengünstige Reparatur- beziehungsweise Erneuerungsmöglichkeit wünschenswert.
Der Erfindung liegt insgesamt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Um- oder Urformwerkzeugen zu vereinfachen bzw. deren Reparatur einfach und kostengünstig zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird zunächst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorgeschlagen wird demnach ein Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs, nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs, oder zur Herstellung eines Konturteils eines Werkzeugs, nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs. Das Verfahren umfasst einen additiven Fertigungsschritt zur Herstellung eines Werkzeugabschnitts, wobei der Werkzeugabschnitt durch Aufschmelzen von wenigstens einem Ausgangswerkstoff mittels Energiezufuhr, wobei die Energiezufuhr insbesondere mittels Lichtbogen, Laser oder Widerstandserwärmung erfolgt, und Abscheiden des schmelzförmigen Ausgangswerkstoffs in einzelnen aufeinanderfolgenden Schichten hergestellt wird, und wobei wenigstens ein Kühlkanal im Werkzeugabschnitt ausgebildet wird.
Das Werkzeug umfasst folglich jedenfalls einen mittels des additiven Fertigungsschritts hergestellten Werkzeugabschnitt. Denkbar wäre auch, dass das Werkzeug vollständig mittels des additiven Fertigungsschritts hergestellt ist.
Der additiv aufgebaute Werkzeugabschnitt wird folglich schichtweise durch Materialauftrag in einem Bearbeitungspunkt, welcher (kontinuierlich mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit oder diskontinuierlich) innerhalb der jeweils aufzubauenden Schicht bewegt wird, aufgebaut, so dass die durch die geometrische Struktur des Werkzeugs vorgegebene Struktur jeder einzelnen Schicht ausgebildet wird. Im Bearbeitungspunkt wird der schmelzflüssige Werkstoff abgeschieden. Wird dabei ein Lichtbogen-Verfahren zur Energieeinbringung verwendet, so wird durch starke elektrostatische Felder ein Lichtbogen (mittels Ionisation der Atmosphäre beziehungsweise des Arbeitsgases) zwischen zwei Elektroden erzeugt, durch welche die Drahtspitze eines drahtförmigen Ausgangsmaterials auf- beziehungsweise abgeschmolzen wird. Im Fall eines elektrisch leitfähigen Ausgangsmaterials kann hierbei die Drahtspitze des Ausgangsmaterials eine der Elektroden sein. Die geometrischen Strukturen des aufzubauenden Werkzeugs sind dabei im Regelfall durch Geometriebeschreibungsdaten (beispielsweise CAD-Daten) vorgegeben. Durch Überwachung und Steuerung der Prozessparameter, beispielsweise der Temperatur im Bereich des Bearbeitungspunkts, der Temperatur des bereits erzeugten Werkzeugabschnitts, der aufzubringenden Materialmenge, der Vorschubgeschwindigkeit sowie der Abkühlrate nach dem Abscheiden des Werkstoffs im Bearbeitungspunkt, ist es denkbar, dass das Werkzeug bereits mit einer final gewünschten Härte aufgebaut wird. Somit ist denkbar, dass das erzeugte Werkzeug nicht mehr wärmenachbehandelt werden muss. Selbstverständlich wäre allerdings auch denkbar, nach dem additiven Fertigungsschrift noch eine Wärmenachbehandlung durchzuführen. Im additiv hergestellten Werkzeugabschnitt wird dabei wenigstens ein Kühlkanal ausgebildet. Auf Grund des „tröpfchenweisem Aufbaus“ des additiv hergestellten Werkzeugabschnitts, liegt dabei eine gewisse Oberflächenrauigkeit vor. In den Kühlkanälen kann folglich durchströmendes Kühlfluid gewissen Turbulenzen auf Grund der Rauigkeit ausgesetzt sein. Dies kann in vorteilhafter Weise zu einem erhöhten Wärmeübergang führen, so dass hierdurch in besonders vorteilhafter Weise eine Kühlung des Werkzeugs bei einem späteren Einsatz des Werkzeugs, beispielsweise beim Spritzgießen, möglich ist. Insgesamt können in vorteilhafter Weise die Materialkosten reduziert werden. Eine Kostenreduktion von bis zu 50% im Vergleich zu einer Herstellung durch mechanisches Bearbeiten zur Herstellung des Werkzeugs aus einem massiven Rohklotz ist denkbar. Ferner kann der wenigstens eine Kühlkanal im Zuge des additiven Fertigungsschritts hergestellt werden. Insofern können Tieflochbohrprozesse zur Einbringung von Kühlkanälen reduziert beziehungsweise vollständig eliminiert werden. Weiterhin können Querbohrungen und das Verschließen derselben minimiert oder eliminiert werden, so dass potentielle Leckagestellen im späteren Einsatz reduziert werden können. Ferner kann der Kühlkanal insbesondere konturnah und/oder konturparallel verlaufend eingebracht werden. Insgesamt können so der Kühlkreislauf des Werkzeugs bzw. des Konturteils eines Werkzeugs vereinfacht werden. Weiterhin kann eine Kosten- und Durchlaufzeiteinsparung während des Herstellungsprozesses des Werkzeugs von beispielsweise mindestens 20% erzielt werden. Schließlich besteht eine besonders einfache Möglichkeit zur Reparatur derart hergestellter Werkzeuge bei Rissen oder Verschleiß.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Werkzeugabschnitt aus wenigstens zwei Ausgangswerkstoffen unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit aufgebaut wird. Dabei kann ein Kühlkanalabschnitt von dem Ausgangswerkstoff mit höherer Wärmeleitfähigkeit umgeben sein.
Der Werkstoff mit höherer Leitfähigkeit kann beispielsweise Kupfer oder eine kupferbasierte Legierung sein. Denkbar wäre auch die Verwendung anderer höher wärmeleitender Ausgangsstoffe, wie beispielsweise Messing. Dieser wärmeleitfähigere Werkstoff kann insbesondere in besonders zu kühlenden Bereichen des Werkzeugs vorgesehen sein. Denkbar wäre, dass dieser beispielsweise zwischen 8-15 mm, insbesondere beispielsweise 10 mm, von einer Oberfläche des Werkzeugs entfernt vorgesehen wird. Da ein derartiger Werkstoff allerdings insbesondere auch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung als der umgebende weniger wärmeleitfähigere Werkstoff aufweist, können insbesondere im wärmeleitfähigeren Werkstoffbereich Hohlräume geschaffen werden, um die Ausdehnungsdifferenz zu kompensieren und ein „Sprengen“ des Werkzeugs zu verhindern. Diese „Hohlräume“ können dabei insbesondere auch als Kühlkanalabschnitt ausgebildet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Ausgangswerkstoff Stahl ist, und/oder dass der andere, wärmeleitfähigere Ausgangswerkstoff Kupfer oder eine kupferbasierte Legierung ist. Bei dem Stahl kann es sich insbesondere um Warmarbeitsstahl handeln, so dass jedenfalls ein Teil der Oberfläche des Werkzeugs aus hochwertigem Warmarbeitsstahl bestehen kann.
Vorteilhaft ist auch, wenn der Kühlkanal wenigstens abschnittsweise konturparallel zu einer Außenkontur des fertigen Werkzeugs verläuft. Durch die Herstellung des Werkzeugabschnitts durch ein additives Fertigungsverfahren und die Ausbildung des Kühlkanals in diesem Werkzeugabschnitt kann der Kühlkanal bereits bei diesem Herstellungsschritt eingebracht werden. Ein derartiger Kühlkanal kann insbesondere konturparallel verlaufen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Kühlung des Werkzeugs verbessert werden. Ferner kann eine Einbringung des Kühlkanals durch Tieflochbohren sowie insbesondere späteres Verschließen von Querbohrungen größtenteils oder vollständig eliminiert werden. Somit ist eine konturparallele Kühlung möglich, was sich insbesondere auf die Dauerhaltbarkeit des Werkzeugs im späteren Einsatz positiv auswirken kann.
Besonders bevorzugt ist, wenn das Werkzeug einen Grundkörper, insbesondere aus Stahl einfacher Stahlgüte, umfasst, wobei der generativ zu fertigende Werkzeugabschnitt auf dem Grundkörper aufgebaut wird. Der Grundkörper kann dabei aus geschmiedetem Stahl hergestellt sein. Weiterhin kann der Grundkörper eine ebene Oberflächenkontur aufweisen. Denkbar wäre allerdings auch jegliche andere Oberflächenkontur. Auf dieser Oberflächenkontur kann sodann der additiv gefertigte Werkzeugabschnitt im additiven Fertigungsschritt aufgebaut werden. Denkbar wäre auch, dass der Grundkörper als Grundplatte ausgebildet ist.
Dabei ist denkbar, dass mittels des additiven Fertigungsschritts zunächst eine Pufferlage, insbesondere aus Stahl einfacher Stahlgüte, auf dem Grundkörper hergestellt wird, und auf der Pufferlage eine Endlage, insbesondere aus hochwertigem Warmarbeitsstahl, mittels des additiven Fertigungsschritts hergestellt wird. Denkbar ist, dass die Pufferlage aus Stahl einfacher Stahlgüte hergestellt ist. Diese Pufferlage kann beispielsweise bis 30-50 mm, insbesondere 40 mm, unterhalb der jeweiligen Außenkontur des Werkzeugs aufgebracht werden. Die weiteren 40 mm in Richtung der jeweiligen Werkzeugaußenkontur können sodann mittels hochwertigem Warmarbeitsstahl ebenfalls additiv aufgebaut werden. Dabei ist insbesondere denkbar, dass sowohl Pufferlage als auch die Endlage eine Legierungszusammensetzung sowie Herstellungsparameter aufweisen, um die final gewünschte Härte bereits im Herstellungsprozess einzubringen, so dass ein nachfolgender Wärmebehandlungsprozess vollständig entfallen kann.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Abstand des Kühlkanals zu einer Oberfläche des Werkzeugs ungefähr (beispielsweise 1,5- bis 2,5-fach) oder genau doppelt so groß ist wie der größte Durchmesser des Querschnitts des Kühlkanals. Dadurch kann eine hinreichende Kühlung des Werkzeugs bereitgestellt werden. Dennoch kann eine ausreichende Stabilität bereitgestellt werden und die Gefahr von Rissen zwischen Kühlkanal und Außenkontur im späteren Einsatz des Werkzeugs kann reduziert werden.
Besonders bevorzugt ist weiter, wenn der Querschnitt des Kühlkanals eichelförmig ausgebildet ist. Eine derartige Kontur ist mittels des additiven Fertigungsverfahrens besonders einfach erzeugbar.
Vorteilhafterweise wird der Kühlkanal nach dessen Herstellung zur Reinigung mit einem Reinigungsfluid durchgespült, wobei das Reinigungsfluid insbesondere einen abrasiv wirkenden Zusatzstoff enthält. Dadurch kann auf besonders einfache Weise der Kühlkanal endbearbeitet werden.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Werkzeug, nämlich ein Um- oder Urformwerkzeug, oder durch ein Konturteil eines Werkzeugs, nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Werkzeug ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
Vorzugsweise ist das Werkzeug als Spritzgusswerkzeug, Druckgusswerkzeug, insbesondere Aluminium- oder Magnesium-Druckgusswerkzeug, RTM (resin transfer moulding)-Werkzeug oder Umformwerkzeug zur Heißumformung von plattenförmigen Werkzeugen, wie beispielsweise Blechen, ausgebildet. Bei derartigen Werkzeugen kann durch die Herstellung des Werkzeugabschnitts mittels des additiven Fertigungsverfahrens und im Zuge dessen der Einbringung eines Kühlkanals eine kostengünstige und schnelle Herstellung des Werkzeugs ermöglicht werden. Ferner kann insbesondere eine vorteilhafte Kühlung im späteren Werkzeugeinsatz durch Ausbildung eines konturnahen oder konturparallelen Kühlkanalabschnitts ermöglicht werden.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Reparatur eines Werkzeugs, nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs, oder eines Konturteils des Werkzeugs, das Verfahren umfassend die folgenden Schritte:

a. Abtragen eines Werkzeugabschnitts des Werkzeugs von der Außenkontur her; und
b. Wiederherstellen der ursprünglichen Werkzeugkontur durch Herstellung eines Werkzeugabschnitts mittels eines additiven Fertigungsschritts, wobei die ursprüngliche Werkzeugkontur durch Aufschmelzen von wenigstens einem Ausgangswerkstoff mittels Energiezufuhr, wobei die Energiezufuhr insbesondere mittels Lichtbogen, Laser oder Widerstandserwärmung erfolgt, und Abscheiden des schmelzförmigen Ausgangswerkstoffs in einzelnen aufeinanderfolgenden Schichten wiederhergestellt wird.

Der additiv wiederaufgebaute Werkzeugabschnitt wird folglich schichtweise durch Materialauftrag in einem Bearbeitungspunkt, welcher (kontinuierlich mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit oder diskontinuierlich) innerhalb der jeweils aufzubauenden Schicht bewegt wird, wiederaufgebaut, so dass die durch die geometrische Struktur des Werkzeugs vorgegebene Struktur jeder einzelnen Schicht ausgebildet wird. Im Bearbeitungspunkt wird der schmelzflüssige Werkstoff abgeschieden. Wird dabei ein Lichtbogen-Verfahren zur Energieeinbringung verwendet, so wird durch starke elektrostatische Felder ein Lichtbogen (mittels Ionisation der Atmosphäre beziehungsweise des Arbeitsgases) zwischen zwei Elektroden erzeugt, durch welche die Drahtspitze eines drahtförmigen Ausgangsmaterials auf- beziehungsweise abgeschmolzen wird. Im Fall eines elektrisch leitfähigen Ausgangsmaterials kann hierbei die Drahtspitze des Ausgangsmaterials eine der Elektroden sein. Die geometrischen Strukturen des aufzubauenden Werkzeugs sind dabei im Regelfall durch Geometriebeschreibungsdaten (beispielsweise CAD-Daten) vorgegeben. Durch Überwachung und Steuerung der Prozessparameter, beispielsweise der Temperatur im Bereich des Bearbeitungspunkts, der Temperatur des bereits erzeugten Werkzeugabschnitts, der aufzubringenden Materialmenge, der Vorschubgeschwindigkeit sowie der Abkühlrate nach dem Abscheiden des Werkstoffs im Bearbeitungspunkt, ist es denkbar, dass das Werkzeug bereits mit einer final gewünschten Härte aufgebaut wird. Somit ist denkbar, dass das erzeugte Werkzeug nicht mehr wärmenachbehandelt werden muss. Selbstverständlich wäre allerdings auch denkbar, nach dem additiven Fertigungsschrift noch eine Wärmenachbehandlung durchzuführen.
Bekannte Um- oder Urformwerkzeuge verschleißen nach einer gewissen Einsatzdauer (beispielsweise nach ca. 100000 GießZyklen). Die konturbildenden Teile (Konturteile) werden im Stand der Technik danach entsorgt und neu hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht demgegenüber eine vergleichsweise kostengünstige und schnellere Reparatur von verschlissenen Um- oder Urformwerkzeugen. Dadurch kann die Lebensdauer derartiger Um- oder Urformwerkzeuge drastisch verlängert werden. Denkbar wäre dabei auch eine wiederholte Reparatur verschlissener Werkzeuge.
Vorzugsweise wird in dem in Schritt b. wiederhergestelltem Werkzeugabschnitt wenigstens ein Kühlkanal ausgebildet. Auf Grund des „tröpfchenweisem Aufbaus“ des additiv wiederhergestellten Werkzeugabschnitts, liegt dabei eine gewisse Oberflächenrauigkeit vor. In den Kühlkanälen kann folglich durchströmendes Kühlfluid gewissen Turbulenzen auf Grund der Rauigkeit ausgesetzt sein. Dies kann in vorteilhafter Weise zu einem erhöhten Wärmeübergang führen, so dass hierdurch in besonders vorteilhafter Weise eine Kühlung des Werkzeugs bei einem weiteren Einsatz des Werkzeugs, beispielsweise beim Spritzgießen, möglich ist.
Ferner kann der wenigstens eine Kühlkanal im Zuge des additiven Fertigungsschritts hergestellt werden. Insofern können Tieflochbohrprozesse zur Einbringung von Kühlkanälen reduziert beziehungsweise vollständig eliminiert werden. Weiterhin können Querbohrungen und das Verschließen derselben minimiert oder eliminiert werden, so dass potentielle Leckagestellen im späteren Einsatz reduziert werden können. Ferner kann der Kühlkanal insbesondere konturnah und/oder konturparallel verlaufend eingebracht werden.
Vorteilhafterweise wird der Werkzeugabschnitt aus wenigstens zwei Ausgangswerkstoffen unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit aufgebaut. Dabei kann ein etwaig ausgebildeter Kühlkanalabschnitt von dem Ausgangswerkstoff mit höherer Wärmeleitfähigkeit umgeben sein.
Der Werkstoff mit höherer Leitfähigkeit kann beispielsweise Kupfer oder eine kupferbasierte Legierung sein. Denkbar wäre auch die Verwendung anderer höher wärmeleitender Ausgangsstoffe, wie beispielsweise Messing. Dieser wärmeleitfähigere Werkstoff kann insbesondere in besonders zu kühlenden Bereichen des Werkzeugs vorgesehen sein. Denkbar wäre, dass dieser beispielsweise zwischen 8-15 mm, insbesondere beispielsweise 10 mm, von einer Oberfläche des Werkzeugs entfernt vorgesehen wird. Da ein derartiger Werkstoff allerdings insbesondere auch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung als der umgebende weniger wärmeleitfähigere Werkstoff aufweist, können insbesondere im wärmeleitfähigeren Werkstoffbereich Hohlräume geschaffen werden, um die Ausdehnungsdifferenz zu kompensieren und ein „Sprengen“ des Werkzeugs zu verhindern. Diese „Hohlräume“ können dabei insbesondere auch als Kühlkanalabschnitt ausgebildet sein.
Dabei kann ein Ausgangswerkstoff Stahl sein, während der andere, wärmeleitfähigere Ausgangswerkstoff Kupfer oder eine kupferbasierte Legierung sein kann. Bei dem Stahl kann es sich insbesondere um Warmarbeitsstahl handeln, so dass jedenfalls ein Teil der Oberfläche des Werkzeugs aus hochwertigem Warmarbeitsstahl bestehen kann.
Weiterhin kann der Kühlkanal wenigstens abschnittsweise konturparallel zu einer Außenkontur des reparierten Werkzeugs bzw. des Konturteils des Werkzeugs verlaufen. Durch die Wiederherstellung des Werkzeugabschnitts durch ein additives Fertigungsverfahren und die Ausbildung des Kühlkanals in diesem Werkzeugabschnitt kann der Kühlkanal bereits bei diesem Herstellungsschritt eingebracht werden. Ein derartiger Kühlkanal kann insbesondere konturparallel verlaufen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Kühlung des Werkzeugs verbessert werden. Ferner kann eine Einbringung des Kühlkanals durch Tieflochbohren sowie insbesondere späteres Verschließen von Querbohrungen größtenteils oder vollständig eliminiert werden. Somit ist eine konturparallele Kühlung möglich, was sich insbesondere auf die Dauerhaltbarkeit des Werkzeugs im späteren Einsatz positiv auswirken kann.
Zudem kann mittels des additiven Fertigungsschritts zunächst eine Pufferlage, insbesondere aus Stahl einfacher Stahlgüte, hergestellt werden. Auf der Pufferlage kann eine Endlage, insbesondere aus hochwertigem Warmarbeitsstahl, hergestellt werden.
Denkbar ist, dass die Pufferlage aus Stahl einfacher Stahlgüte hergestellt ist. Diese Pufferlage kann beispielsweise bis 30-50 mm, insbesondere 40 mm, unterhalb der jeweiligen Außenkontur des Werkzeugs aufgebracht werden. Die weiteren 40 mm in Richtung der jeweiligen Werkzeugaußenkontur können sodann mittels hochwertigen Warmarbeitsstahls ebenfalls additiv aufgebaut werden. Dabei ist insbesondere denkbar, dass sowohl Pufferlage als auch die Endlage eine Legierungszusammensetzung sowie Herstellungsparameter aufweisen, um die final gewünschte Härte bereits im Wiederherstellungsprozess einzubringen, so dass ein nachfolgender Wärmebehandlungsprozess vollständig entfallen kann.
Weiterhin kann der Abstand des Kühlkanals zu einer Oberfläche des Werkzeugs bzw. des Konturteils des Werkzeugs doppelt so groß sein wie der größte Durchmesser des Querschnitts des Kühlkanals. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Abstand des Kühlkanals zu einer Oberfläche des Werkzeugs ungefähr (beispielsweise 1,5- bis 2,5-fach) oder genau doppelt so groß ist wie der größte Durchmesser des Querschnitts des Kühlkanals. Dadurch kann eine hinreichende Kühlung des Werkzeugs bereitgestellt werden. Dennoch kann eine ausreichende Stabilität bereitgestellt werden und die Gefahr von Rissen zwischen Kühlkanal und Außenkontur im weiteren Einsatz des reparierten Werkzeugs kann reduziert werden.
Vorzugsweise ist der Querschnitt des Kühlkanals eichelförmig ausgebildet. Eine derartige Kontur ist mittels des additiven Fertigungsverfahrens besonders einfach erzeugbar.
Vorzugsweise wird der Kühlkanal nach dessen Herstellung zur Reinigung mit einem Reinigungsfluid durchgespült, wobei das Reinigungsfluid insbesondere einen abrasiv wirkenden Zusatzstoff enthält. Dadurch kann auf besonders einfache Weise der Kühlkanal endbearbeitet werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Werkzeug, nämlich Um- oder Urformwerkzeug, oder ein Konturteil eines Werkzeugs, nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs, repariert mittels des erfindungsgemäßen Reparaturverfahrens. Dieses Werkzeug ist besonders einfach und kostengünstig reparierbar.
Dabei kann das Werkzeug als Spritzgusswerkzeug, Druckgusswerkzeug, insbesondere Aluminium- oder Magnesium-Druckgusswerkzeug, RTM (resin transfer moulding)-Werkzeug oder Umformwerkzeug zur Heißumformung von plattenförmigen Werkzeugen, wie beispielsweise Blechen, ausgebildet sein. Bei derartigen Werkzeugen kann durch die Wiederherstellung des Werkzeugabschnitts mittels des additiven Fertigungsverfahrens eine kostengünstige und schnelle Reparatur des Werkzeugs ermöglicht werden. Dadurch kann insgesamt die Einsatzdauer der Werkzeuge beträchtlich verlängert werden und die Werkzeuge können unter Umständen auch mehrfach repariert werden.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung, insbesondere zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei umfasst die Vorrichtung einen Arbeitstisch, und eine darauf angeordnete Isolierplatte, wobei ein Werkzeug auf der Isolierplatte herstellbar ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Fertigungseinrichtung zur Herstellung eines Werkzeugabschnitts des Werkzeugs auf der Isolierplatte mittels eines additiven Fertigungsschritts, wobei der Werkzeugabschnitt durch Aufschmelzen von wenigstens einem Ausgangswerkstoff mittels Energiezufuhr, wobei die Energiezufuhr insbesondere mittels Lichtbogen, Laser oder Widerstandserwärmung erfolgt, und Abscheiden des schmelzförmigen Ausgangswerkstoffs in einzelnen aufeinanderfolgenden Schichten herstellbar ist.
Der Arbeitstisch kann dabei beispielsweise drei-, vier- oder fünfachsig verlagerbar sein, um insbesondere den Aufbau des Werkzeugs im additiven Fertigungsschritt durch Verlagerung des Bearbeitungspunkts und schichtweisen Aufbau des Werkzeugabschnitts zu ermöglichen. Durch das Vorsehen der Isolierplatte kann gewährleistet bleiben, dass der Arbeitstisch vergleichsweise geringen Wärmebelastungen ausgesetzt ist.
Vorzugsweise ist zwischen dem Arbeitstisch und der Isolierplatte eine Kühlplatte angeordnet. Dadurch kann eine Wärmebelastung des Arbeitstischs, insbesondere eie wärmebedingter Verzug, in vorteilhafter Weise reduziert werden.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich daraus, dass eine Heizplatte auf der Isolierplatte angeordnet ist, wobei das Werkzeug auf der Heizplatte herstellbar ist. Dadurch kann das Werkzeug beispielsweise bei Temperaturen zwischen 150°C bis 400°C, insbesondere zwischen 200°C bis 300°C während des Herstellungsprozesses gehalten werden. Denkbar wäre auch je nach herzustellendem Werkzeugabschnitt eine unterschiedliche Temperatur vorzusehen, um so ein Werkzeug mit gewünschten Eigenschaften insgesamt zu fertigen.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:

1 schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Werkzeugabschnitts eines Werkzeugs durch ein additives Fertigungsverfahren; und
2a-c drei verschiedene Ausführungsformen (a) bis c)) eines Werkzeugs hergestellt mittels der Vorrichtung gemäß 1; und
3a-c Schematische Darstellungen (a) bis c)) des Reparaturvorgangs eines Werkzeugs unter Verwendung der Vorrichtung gemäß 1.

1 zeigt insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Werkzeugs. Die Vorrichtung umfasst eine additive Fertigungseinrichtung 12, ein Gehäuse 14, sowie eine Steuerungs- und Regeleinrichtung 16. Im Gehäuse 14 ist auf einer Plattform 17 ein Arbeitstisch 18 angeordnet. Der Arbeitstisch 18 ist in drei, vier oder fünf Achsen verlagerbar. Auf dem Arbeitstisch 18 ist eine Kühlplatte 20 mit Kühlkanälen 22 angeordnet. Darauf ist wiederum eine Isolierplatte 24 angeordnet, welche beispielsweise eine Dicke zwischen 5-20 mm, insbesondere ungefähr 10 mm, aufweist. Auf dieser Isolierplatte 24 ist eine druckstabile Heizplatte 26 angeordnet, welche Fluidkanäle 28 aufweist.
Auf dieser Heizplatte kann sodann ein Werkzeug 30 bzw. ein Konturteil eines Werkzeugs hergestellt werden. Bei dem mit dem Bezugszeichen 30 versehenen Bauteil kann es sich folglich um ein Werkzeug oder insbesondere auch um ein Konturteil eines Werkzeugs handeln. Dabei kann das Werkzeug zunächst einen Grundkörper 32, beispielsweise eine Grundplatte, auf Stahl einfacherer Güte, wie beispielsweise geschmiedetem Stahl, umfassen. Darauf kann schichtweise ein Werkzeugabschnitt 34 mittels der additiven Fertigungseinrichtung 12 aufgebaut werden.
Hierzu umfasst die additive Fertigungseinrichtung 12 eine Zuführeinrichtung 36 zur Zufuhr eines Drahtes 38. Ferner umfasst die additive Fertigungseinrichtung 12 eine Elektrode 40. Dabei kann ein Lichtbogen 42 ausgebildet werden, so dass die Drahtspitze 44 ebenfalls als Elektrode wirkt und zwischen der Drahtspitze 44 und der Elektrode 40 der Lichtbogen 42 aufgebaut wird, wobei der Lichtbogen 42 eine derart hohe Energie an die Drahtspitze 44 einbringt, dass nach und nach ein „Materialtropfen“ 46 nach dem anderem aus der Drahtspitze abgeschmolzen wird und an einem Bearbeitungspunkt 48 in der Fertigungsebene 50 der Schicht auf eine bereits bestehende Lage 52 des herzustellenden Werkzeugs 30 bzw. des herzustellenden Konturteils eines Werkzeugs auftrifft und dort aushärtet. Die Temperatur am Bearbeitungspunkt 48 kann beispielsweise bei 200°C gehalten werden oder je nach Stelle im späteren Werkzeug variiert werden. Denkbar ist auch, dass die Heizplatte 26 entfallen kann oder in bestimmten Fertigungsprozessen nicht verwendet wird und stattdessen der Grundkörper 32 zunächst beispielsweise auf 200°C erwärmt wird und dann im Gehäuse 14 eine hinreichende Wärme zur Erstellung des Werkzeugs 30 bzw. des Konturteils eines Werkzeugs in gewünschter Qualität behalten kann, bis der Fertigungsprozess abgeschlossen ist. Zur Überwachung dieses Prozesses ist eine Temperaturmesseinrichtung 54 vorgesehen. Mittels Geometriebeschreibungsdaten, insbesondere CAD-Daten, kann so nach und nach der additiv hergestellte Werkzeugabschnitt 34 hergestellt werden und so schlussendlich insgesamt ein Werkzeug 30 bzw. ein Konturteil eines Werkzeugs hergestellt werden. Dabei können die additive Fertigungseinrichtung 12 und die Plattform 16 beziehungsweise der Arbeitstisch 18 über die Steuerungs- und Regeleinrichtung 16 angesteuert werden. Hierzu kann die Steuerungs- und Regeleinrichtung 16 insbesondere auch die Temperaturwerte der Temperaturmesseinrichtung 54 auswerten und so insgesamt die Fertigungsparameter zu steuern, um den Werkzeugabschnitt 34 mit gewünschten Materialeigenschaften auszubilden.
Während des Herstellungsverfahrens kann Kühlfluid durch die Kühlkanäle geleitet werden, um einen wärmeeintragsbedingten Verzug des Arbeitstischs 18 zu vermeiden. Auf Grund des Vorsehens der Isolierplatte 24 kann dennoch durch die Wärmeplatte 26 ein Wärmeübertragungsfluid insbesondere ein Wärmeträgeröl durch die Fluidkanäle 28 geleitet werden, um das Werkzeug 30 bzw. das Konturteil eines Werkzeugs während der additiven Fertigung bei einer Solltemperatur zu halten. Um einen Werkzeugabschnitt mit gewünschten Eigenschaften herzustellen, können Parameter, wie beispielsweise Legierungseigenschaften des Drahtes 38, Temperatur des Werkzeugs 30 bzw. des Konturteils eines Werkzeugs am Bearbeitungspunkt 48, Verlagerungsgeschwindigkeit des Arbeitstischs 18 und damit des Werkzeugs 30 bzw. des Konturteils eines Werkzeugs relativ zum Draht 38 sowie die Spannung zwischen der Drahtspitze 44 und der Elektrode 40, mittels der Steuerungs- und Regeleinrichtung 16 gesteuert und angepasst werden. Die Vorrichtung 10 kann sodann zur Herstellung der in 2 schematisch gezeigten Werkzeuge verwendet werden.
Wie in 2a zu erkennen ist, ist denkbar, dass auf der Grundplatte 32 zunächst eine Pufferlage 56 mittels des additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wird. Der Grundkörper 32 kann dabei als ebene Grundplatte ausgebildet sein. Denkbar wäre allerdings auch, dass der Grundkörper 32 eine andersförmige Oberflächenkontur aufweist. Der Grundkörper 32 kann aus einem Stahl einfacher Stahlgüte hergestellt sein. Die Pufferlage 56 ist optional. Denkbar wäre auch, die Endlage 58 direkt auf dem Grundkörper 32 auszubilden. Die Pufferlage 40 kann beispielsweise bis 40 mm unterhalb der späteren Außenkontur 60 des Werkzeugs 30 bzw. des Konturteils eines Werkzeugs ausgebildet werden, so dass die Endlage 58 eine Dicke von ungefähr 40 mm aufweisen kann. Die Endlage 58 kann insbesondere aus hochwertigem Warmarbeitsstahl hergestellt sein, so dass die Oberflächenkontur 60 den thermischen und mechanischen Anforderungen an das Werkzeug 30 bzw. des Konturteils eines Werkzeugs genügt. Die Pufferlage 56 und die Endlage 58 bilden insgesamt den additiv hergestellten Werkzeugabschnitt 34 aus.
Selbstverständlich muss die Oberflächenkontur 60 dabei nicht eben sein, sondern kann jegliche andere Geometrie aufweisen. Ferner weist die Endlage 58 Kühlkanäle 62 auf. Diese werden im Zuge des additiven Herstellungsprozesses hergestellt. Dabei weisen die Kühlkanäle insbesondere einen eichelförmigen Querschnitt auf. Ein derartiger Querschnitt kann besonders einfach mit Hilfe des additiven Herstellungsverfahrens ausgebildet werden. Die Kühlkanäle 62 können insbesondere konturparallel verlaufen (vgl. 2c).
Im Unterschied zu 2a sind die Kühlkanäle in 2b von einem kupferbasierten Material 64, wie beispielsweise Kupfer oder einer kupferbasierte Legierung, umgeben. Das kupferbasierte Material 64 weist eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das umgebende Material der Endlage 58 auf. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Oberflächenkontur 60 im späteren Betrieb des Werkzeugs 30 bzw. des Konturteils eines Werkzeugs gekühlt werden. Denkbar wäre auch, an weiteren Stellen in der Endlage 58 kupferbasiertes Material 64 vorzusehen. Dabei ist denkbar, dass durch das Material 64 an diesen anderen Stellen kein Kühlkanal hindurchgeführt ist, sondern lediglich einen Hohlraum vorgesehen ist, so dass die unterschiedliche Wärmeausdehnung des kupferbasierten Materials 64 im Vergleich zum umgebenden Endlagenmaterial kompensiert werden kann. Auf diese Weise kann insgesamt eine vorteilhafte Wärmeabführung aus der Oberflächenkontur 60 erzielt werden.
Die Endlage 58 kann aus Warmarbeitsstahl hergestellt sein und eine Härte von 42 bis 45 HRC aufweisen. Diese Härte kann insbesondere so bereits im Herstellungsprozess erzielt werden, so dass eine Wärmebehandlung nach der Herstellung des Werkzeugs 30 bzw. des Konturteils eines Werkzeugs unter Umständen vollständig entfallen kann. Die Erzeugung der Pufferlage 56 sowie der Endlage 58 kann insbesondere porenfrei erfolgen.
2c zeigt ein komplexeres Werkzeug mit einer unebenen Oberflächenkontur 60. Wie in 2c besonders deutlich zu erkennen ist, verlaufen die Kühlkanäle 62 konturnah beziehungsweise konturparallel. Dabei kann insbesondere auch ein dreidimensionaler konturparalleler Kühlkanalverlauf mit Krümmungen des Kühlkanals ermöglicht werden. Insgesamt kann mittels der Vorrichtung gemäß 1 ein Werkzeug 30 bzw. ein Konturteil eines Werkzeugs besonders einfach, kostengünstig, schnell sowie flexibel hergestellt werden. Insbesondere können auch Prototypenformen vergleichsweise schnell und kostengünstig erzeugt werden. Ferner können an Werkzeugen 30 bzw. an Konturteilen von Werkzeugen flexibel die Konturen geändert werden, auch noch zum Ende des Fertigungsprozessses hin. Weiterhin können die Kühlkanäle 62 flexibel sowie konturnah und/oder konturparallel eingebracht werden, wobei Tieflochbohrungen vollständig oder im Wesentlichen vollständig entfallen können. Somit können auch mittels Tieflochbohren eingebrachte Querbohrungen minimiert oder eliminiert werden und das Verschließen derartiger Querbohrungen zum Ende des Herstellungsprozesses hin minimiert oder eliminiert werden, so dass potentielle Leckagestellen minimiert oder eliminiert werden können.
Auf Grund der Rauigkeit der Kühlkanäle bedingt durch den „tröpfchenförmigen“ Herstellungsprozess, kann ein erhöhter Wärmeübergang auf Grund der Turbulenzen eines hindurchfließenden Kühlfluids bei einer späteren Verwendung der Werkzeuge 30 bzw. der Konturteile der Werkzeuge erzielt werden. Ebenfalls kann durch die Verwendung von kupferbasiertem Material 64 innerhalb der Endlage 58 eine verbesserte Wärmeabführung erzielt werden. 3 zeigt schematisch einen Reparaturvorgang eines verschlissenen Werkzeugs 70 bzw. ein Konturteil eines Werkzeugs. Bei dem mit dem Bezugszeichen 70 versehenen Bauteil kann es sich folglich um ein Werkzeug oder insbesondere auch um ein Konturteil eines Werkzeugs handeln. Das in Figur a) gezeigte Werkzeug bzw. Konturteil eines Werkzeugs weist eine Außenkontur 74 und einen von der Außenkontur 74 ausgehenden verschlissenen Werkzeugabschnitt 76 auf. Das Werkzeug bzw. der Konturteil eines Werkzeugs kann beispielsweise ein Gießwerkzeug sein und nach beispielsweise ca. 100000 Gießzyklen verschlissen sein. Insofern wird der verschlissene Werkzeugabschnitt 76 von der Außenkontur 74 her abgetragen, so dass ein Basisbereich 72 verbleibt (vergleiche 3b). Auf die Oberfläche 75 des Basisbereichs wird sodann mittels der Vorrichtung gemäß 1 ein neuer Werkzeugabschnitt 76 wieder hergestellt, um so insgesamt ein repariertes Werkzeug 70 bzw. ein repariertes Konturteil eines Werkzeugs zu erhalten. Der Aufbau des Werkzeugabschnitts 76 kann dabei dem Aufbau des Werkzeugabschnitts 34 gemäß 2 entsprechen. Insofern ist denkbar, dass eine Pufferlage 78 vorgesehen wird oder eben nicht. Jedenfalls wird eine Endlage 80 vorgesehen, die schlussendlich wiederum die Außenkontur 74 aufweist, um die ursprüngliche Außenkontur 74 wieder herzustellen. Dabei ist denkbar, dass in der Endlage 80 ebenfalls ein Kühlkanal 82 eingebracht wird. Der weitere Aufbau und die Materialauswahl des wiederhergestellten Werkzeugabschnitts 76 können dabei dem Aufbau und der Materialauswahl des Werkzeugabschnitts 34 gemäß 2 entsprechen. Dadurch ist insgesamt eine vergleichsweise kostengünstige und schnelle Möglichkeit der Reparatur von Um- oder Urformwerkzeugen gegeben, so dass deren Lebensdauer insgesamt markanter verlängert werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs (30), nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs, oder eines Konturteils des Werkzeugs (30), das Verfahren umfassend einen additiven Fertigungsschritt zur Herstellung eines Werkzeugabschnitts (34), wobei der Werkzeugabschnitt (34) durch Aufschmelzen von wenigstens einem Ausgangswerkstoff mittels Energiezufuhr, wobei die Energiezufuhr insbesondere mittels Lichtbogen, Laser oder Widerstandserwärmung erfolgt, und Abscheiden des schmelzförmigen Ausgangswerkstoffs in einzelnen aufeinanderfolgenden Schichten hergestellt wird, und wobei wenigstens ein Kühlkanal (62) im Werkzeugabschnitt (34) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Werkzeugabschnitt (34) aus wenigstens zwei Ausgangswerkstoffen unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit aufgebaut wird, vorzugsweise wobei ein Kühlkanalabschnitt von dem Ausgangswerkstoff mit höherer Wärmeleitfähigkeit umgeben ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Ausgangswerkstoff Stahl ist, und/oder wobei der andere, wärmeleitfähigere Ausgangswerkstoff Kupfer oder eine kupferbasierte Legierung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (62) wenigstens abschnittsweise konturparallel zu einer Außenkontur (60) des fertigen Werkzeugs (30) bzw. des Konturteils des Werkzeugs (30) verläuft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug (30) bzw. des Konturteils des Werkzeugs (30) einen Grundkörper (32), insbesondere aus Stahl einfacher Stahlgüte, umfasst, wobei der generativ zu fertigende Werkzeugabschnitt auf dem Grundkörper (32) aufgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei mittels des additiven Fertigungsschritts zunächst eine Pufferlage (56), insbesondere aus Stahl einfacher Stahlgüte, auf dem Grundkörper (32) hergestellt wird, und auf der Pufferlage (56) eine Endlage (58), insbesondere aus hochwertigem Warmarbeitsstahl, hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand des Kühlkanals (62) zu einer Oberfläche des Werkzeugs (30) bzw. des Konturteils des Werkzeugs (30) doppelt so groß ist wie der größte Durchmesser des Querschnitts des Kühlkanals.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Querschnitt des Kühlkanals (62) eichelförmig ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (62) nach dessen Herstellung zur Reinigung mit einem Reinigungsfluid durchgespült wird, wobei das Reinigungsfluid insbesondere einen abrasiv wirkenden Zusatzstoff enthält.
Werkzeug (30), nämlich Um- oder Urformwerkzeug, oder Konturteil eines Werkzeugs (30), nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs, hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Werkzeug (30) oder Konturteil eines Werkzeugs (30) nach Anspruch 10, wobei das Werkzeug (30) als Spritzgusswerkzeug, Druckgusswerkzeug, insbesondere Aluminium- oder Magnesium-Druckgusswerkzeug, RTM (resin transfer moulding)-Werkzeug oder Umformwerkzeug zur Heißumformung von plattenförmigen Werkzeugen, wie beispielsweise Blechen, ausgebildet ist.
Verfahren zur Reparatur eines Werkzeugs (70), nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs, oder eines Konturteils des Werkzeugs (70), das Verfahren umfassend die folgenden Schritte: a. Abtragen eines Werkzeugabschnitts (76) des Werkzeugs (70) von der Außenkontur (74) her; und b. Wiederherstellen der ursprünglichen Werkzeugkontur (74) durch Herstellung eines Werkzeugabschnitts (76) mittels eines additiven Fertigungsschritts, wobei die ursprüngliche Werkzeugkontur durch Aufschmelzen von wenigstens einem Ausgangswerkstoff mittels Energiezufuhr, wobei die Energiezufuhr insbesondere mittels Lichtbogen, Laser oder Widerstandserwärmung erfolgt, und Abscheiden des schmelzförmigen Ausgangswerkstoffs in einzelnen aufeinanderfolgenden Schichten wiederhergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei in dem in Schritt b. hergestelltem Werkzeugabschnitt (76) wenigstens ein Kühlkanal (82) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Werkzeugabschnitt (76) aus wenigstens zwei Ausgangswerkstoffen unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit aufgebaut wird, vorzugsweise wobei ein Kühlkanalabschnitt von dem Ausgangswerkstoff mit höherer Wärmeleitfähigkeit umgeben ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Ausgangswerkstoff Stahl ist, und/oder wobei der andere, wärmeleitfähigere Ausgangswerkstoff Kupfer oder eine kupferbasierte Legierung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Kühlkanal (82) wenigstens abschnittsweise konturparallel zu einer Außenkontur (74) des reparierten Werkzeugs (70) bzw. des Konturteils des Werkzeugs (70) verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei mittels des additiven Fertigungsschritts zunächst eine Pufferlage (78), insbesondere aus Stahl einfacher Stahlgüte, hergestellt wird, und auf der Pufferlage (78) eine Endlage (80), insbesondere aus hochwertigem Warmarbeitsstahl, hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der Abstand des Kühlkanals (82) zu einer Oberfläche des Werkzeugs (70) bzw. des Konturteils des Werkzeugs (70) doppelt so groß ist wie der größte Durchmesser des Querschnitts des Kühlkanals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei der Querschnitt des Kühlkanals (82) eichelförmig ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei der Kühlkanal (82) nach dessen Herstellung zur Reinigung mit einem Reinigungsfluid durchgespült wird, wobei das Reinigungsfluid insbesondere einen abrasiv wirkenden Zusatzstoff enthält.
Werkzeug (70), nämlich Um- oder Urformwerkzeug, oder Konturteil eines Werkzeugs (70), nämlich eines Um- oder Urformwerkzeugs, repariert mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Werkzeug (70) oder Konturteil eines Werkzeugs (70) nach Anspruch 21, wobei das Werkzeug (70) als Spritzgusswerkzeug, Druckgusswerkzeug, insbesondere Aluminium- oder Magnesium-Druckgusswerkzeug, RTM (resin transfer moulding)-Werkzeug oder Umformwerkzeug zur Heißumformung von plattenförmigen Werkzeugen, wie beispielsweise Blechen, ausgebildet ist.
Vorrichtung (10), insbesondere zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Vorrichtung (10) umfassend einen Arbeitstisch (18), und eine darauf angeordnete Isolierplatte (24), wobei ein Werkzeug (30) auf der Isolierplatte (24) herstellbar ist, die Vorrichtung (10) umfassend ferner eine Fertigungseinrichtung (12) zur Herstellung eines Werkzeugabschnitts (34) des Werkzeugs (30) auf der Isolierplatte (24) mittels eines additiven Fertigungsschritts, wobei der Werkzeugabschnitt (34) durch Aufschmelzen von wenigstens einem Ausgangswerkstoff mittels Energiezufuhr, wobei die Energiezufuhr insbesondere mittels Lichtbogen (42), Laser oder Widerstandserwärmung erfolgt, und Abscheiden des schmelzförmigen Ausgangswerkstoffs in einzelnen aufeinanderfolgenden Schichten herstellbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 23, wobei zwischen dem Arbeitstisch (18) und der Isolierplatte (24) eine Kühlplatte (20) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 23 oder 24, wobei eine Heizplatte (26) auf der Isolierplatte (24) angeordnet ist, wobei das Werkzeug (30) auf der Heizplatte (26) herstellbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche unter Verwendung einer Vorrichtung (10) nach Anspruch 25, wobei die Heizplatte (26) während des additiven Fertigungsschritts auf 150-400°C, insbesondere 200 bis 300°C, beheizt wird.