Foto-Chemische Struktur- und Schriftätzungen

HOHENLOHER
FORMSTRUKTUR
HOHENLOHER FORMSTRUKTUR
GmbH & Co. KG
Max-Eyth-Straße 2
74629 Pfedelbach
Tel. 0 79 41 / 91 73 - 0
Fax0 79 41 / 91 73 - 20
E-Mail: [email protected]
www.hohenloher-formstruktur.de
Inhalt
Wir stellen uns vor .................................................................................................................... 4
Zu dieser Broschüre .......................................................................................................................................... 4
Unser Bearbeitungsprogramm ........................................................................................................................ 5
I. Der Weg zum strukturierten Werkzeug ................................................................................. 6
Werkzeuge strukturieren - wozu? ..................................................................................................................... 6
Die Foto-Chemische Ätztechnik ....................................................................................................................... 6
Von der Strukturvorlage zum Film ................................................................................................................... 7
Musterkollektionen .......................................................................................................................................... 8
II. Bearbeitungsablauf .............................................................................................................. 9
1. Die Eingangskontrolle................................................................................................................................... 9
2. Reinigung und Beschichtung des Werkzeugs ............................................................................................... 9
3. Das Aufbringen des Strukturbildes ............................................................................................................... 9
4. Die Retusche ................................................................................................................................................ 10
5. Das Abdecken der Freiflächen mit Schutzlack ........................................................................................... 10
6. Die Ätzung und ihre Ausführungsarten ...................................................................................................... 11
6.1 Weitere Möglichkeiten der Oberflächengestaltung ............................................................................. 12
7. Reinigen und Kontrolle ............................................................................................................................... 12
III. Feinstruktur Varianten ..................................................................................................... 13
Funkenerosion und Strahlbehandlung ......................................................................................................... 13
Geätzte Feinstrukturen ................................................................................................................................... 14
IV. Konstruktive Erfordernisse ............................................................................................... 15
Wichtige Hinweise........................................................................................................................................... 15
V. Wichtige Kriterien für die Strukturierbarkeit von Formen .............................................. 16
Die Wahl des richtigen Werkstoffs .................................................................................................................. 16
Warmbehandlung und Oberflächenveredlung .............................................................................................. 17
Härten ............................................................................................................................................................. 18
Erodierrauigkeit ............................................................................................................................................. 19
Schweißen an Formen .................................................................................................................................... 20
Mehr Sicherheit bei schwierigen Schweißarbeiten ....................................................................................... 21
Einschrumpfen von Einsätzen ....................................................................................................................... 22
Gefügeverfestigungen, Faserverlauf, Streifigkeit ........................................................................................... 23
Ätztest ...................................................................................................................................... 24
So können Sie Ihr Werkzeug testen ................................................................................................................ 24
Infos zur Auftragsbearbeitung ............................................................................................... 25
Allgemeines ..................................................................................................................................................... 25
Anlieferung und Rücktransport ..................................................................................................................... 25
So finden Sie uns ..................................................................................................................... 26
Wir stellen uns vor
Mit dieser Informationsschrift stellen wir uns und unser Arbeitsgebiet, die Technologie der OberflächenStrukturierung, vor. Als kompetenter und erfahrener Partner gewähren wir Ihnen einen Einblick in die Verfahrenstechnik, indem wir die einzelnen Arbeitsschritte dokumentieren und Problemfelder aufzeigen.
Unser Bearbeitungsprogramm umfasst die ganze Palette der formgebenden Werkzeuge. Dabei kommen
Narbungen aus unserem eigenen, vielseitigen Strukturprogramm oder die von unserer Grafikerin nach
Kundenvorgabe gefertigten Strukturen zum Einsatz.
Qualifizierte Mitarbeiter, langjährige Erfahrung und
engagiertes Arbeiten werden von unseren Kunden
besonders geschätzt.
Wir sind europaweit Partner von Firmen die Kunststoffteile herstellen und mit ihren Produkten auf den
Markt bringen.
Die HOHENLOHER FORMSTRUKTUR wurde im
Jahre 1977 gegründet und ist Teil des Firmenverbundes
des Hauses Hohenlohe Oehringen.
Zu diesem Verbund gehören das Fürst zu Hohenlohe Oehringensche Weingut in Verrenberg, die
Firma Hohenloher Kunststofftechnik in Öhringen
(sie fertigt kleine und kleinste Bauteile aus Kunststoff für die Elektroindustrie), ein landwirtschaftlicher Gutsbetrieb, die Forstverwaltung sowie Schloß
Neuenstein mit dem Hohenlohe Zentralarchiv und
Museum.
Unser Firmengebäude liegt
verkehrsgünstig an der A6,
zwischen den Autobahnkreuzen Weinsberg und Feuchtwangen und ist von der Ausfahrt Öhringen über eine
Umgehungsstrasse direkt zu
erreichen.
Wir verfügen über ca. 900 m2
eigene Betriebräume.
Eine Krananlage mit 2 x 12,5 t
Tragkraft, die moderne, befahrbare Strahlkabine mit
entsprechenden Filtern und
Aufbereitungsanlagen, sowie
speziell angefertigte Behandlungbecken, ermöglichen uns
auch die Bearbeitung großer
Formteile.
Zu dieser Broschüre
Zu dieser Broschüre
Alle Angaben entsprechen unseren eigenen Erfahrungen und dem derzeitigen Wissensstand.
Auf Grund langjähriger guter Zusammenarbeit mit
verschiedenen Firmen, höheren Lehranstalten und
Verbänden sind wir in der Lage, unsere Kunden auch
bei Problemlösungen zu beraten, die nur indirekt mit
dem Strukturieren zusammenhängen (Schweißen,
Erodieren, Strahlen, Plasmaionisieren, Beschichten
usw.).
Eine spezielle Kartei ermöglicht es uns, den jeweils
notwendigen und fachlich richtigen Partner aufzuzeigen. Diese Möglichkeiten werden von unseren
Kunden in zunehmendem Maße genutzt.
Im Hinblick auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit ist
es uns wichtig, Ihnen unseren Tätigkeitsbereich zu
erläutern.
Mit den nachfolgenden Kapiteln (I - V ), wollen wir
Ihnen einen Leitfaden in die Hand geben, welche
grundlegenden Dinge beachtet werden müssen, um
eine qualitativ hochwertige Strukturierung Ihres
Werkzeuges zu gewährleisten.
Die Broschüre erhebt nicht den Anspruch auf Vollständigkeit, auch kann sie ein persönliches Gespräch
und die individuelle, werkstückbezogene Beratung
nicht ersetzen. Sie gibt Einblick in die Foto-Chemische Ätztechnik und wichtige Hinweise für Konstrukteure und Formenbauer.
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Unser Bearbeitungsprogramm
Die Bilder unten zeigen einen kleinen Ausschnitt aus
unseren umfangreichen Aufgabengebieten.
Zu diesen gehören das Strukturieren von Werkzeugen
für Spritzgießformen, Schäum-, Blas-, Tiefzieh- und
Aufschäumformen für die Styroporteilefertigung sowie
Schriftätzungen.
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I. Der Weg zum strukturierten Werkzeug
Werkzeuge strukturieren - wozu?
Verbessert werden auch das Fließverhalten während
des Einspritzvorganges und die Dimensionsstabilität
durch die Rippen- und Sickenwirkung der Struktur.
Kunststoffteile, die aus strukturierten Werkzeugen gefertigt sind, überzeugen durch ein ästhetisches, angenehmes Aussehen und eine bessere Haptik. Sie lassen
sich leichter mit Echtleder- oder Echtholzteilen kombinieren, sind wertvoller und werden daher beim Kauf
bevorzugt.
Besondere Beachtung verdient die Tatsache, dass mit
genarbten Oberflächen, Fließlinien, Wirbel, Einfallstellen und andere durch das Fertigungsverfahren bedingte Unregelmäßigkeiten vermindert oder ganz abgestellt bzw. kaschiert werden.
Lässt die konstruktive Gestaltung einer Form eine sinnvolle fotochemische Bearbeitung nicht zu, so können
mit gutem Ergebnis Kupferelektroden für die funkenerosive Bearbeitung und Senkpfaffen zum Kalteinsenken mit umgekehrtem Dessin strukturiert werden.
Sinngemäß gilt dies auch für Schriften, Firmenzeichen,
Bilder und Ornamente.
Die Foto-Chemische Ätztechnik
Die Tatsache, dass mit geeigneten Ätzmedien (Säuren
und Laugen) ein kontollier- und steuerbarer Abtrag an
verschiedenen Metallen möglich ist, hat neue Wege in
der Oberflächengestaltung erschlossen.
Über einen Reprofilm oder eine Trägerfolie und unter
Verwendung von Fotoresists wird das gewünschte
Strukturbild auf die zu strukturierenden Flächen übertragen. Es entsteht bei nichtgeometrischen Mustern keine Verzerrung des Strukturbildes. Nach Abschluss ergänzender Arbeiten werden von einem Ätzmedium die
blanken Teile abgetragen, Metallgefüge wird freigelegt,
die Ätztiefen entstehen.
Durch weitere Ätzgänge, sogenannte Mehrstufenätzungen, lassen sich besondere Effekte erzielen. Es ergibt sich die Möglichkeit, lederkaschierte Teile oder
Echtholzteile mit täuschend ähnlich aussehenden
Kunststoffteilen zu kombinieren. Ständige Verbesserungen der Übertragungs- und Ätztechnik führen zu erstaunlichen Imitationserfolgen. Erwähnt sei noch, daß
Strukturen ab 0,03 mm Ätztiefe hochglanzpoliert werden können.
Langjährige Erfahrung unserer qualifizierten Mitarbeiter gewährleistet eine einwandfreie Bearbeitung der
Werkzeuge. Dies geschieht individuell für jedes angelieferte Teil. Massenteile-Ätzungen gehören nicht zu
unserem Programm.
Umfangreiche technische Beratungen, Problemlösungen in Zusammenarbeit mit Konstrukteuren und Formenbauern, sowie die Möglichkeit in unserem Hause
einen direkten Einblick in die Foto-Chemische
Ätztechnik zu erhalten, haben zu einem sehr guten
Kontakt zwischen unseren Kunden und uns geführt.
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Von der Strukturvorlage zum Film
In diesem Zusammenhang soll hier auch erwähnt werden, dass sich nicht nur Strukturen, sondern auch Schriften, Firmenzeichen, Bilder und Ornamente kostengünstig und schnell auch in gekrümmte Flächen oder in
Seitenwände einätzen lassen.
Die Ätztiefe ist an allen Stellen gleich und kann von 0,01
mm an nach oben gewählt werden. Sie ist jedoch immer
abhängig von der Vorlage. Eine sehr gute Lesbarkeit wird
zwischen 0,05-0,10 mm Ätztiefe erreicht.
Bedingt durch die Verrundung im Ätzgrund entsteht
eine plastische Wirkung. Ein Heißprägen geätzter Schriften ist aus diesem Grund nicht möglich. Unerheblich
ist, ob spiegelbildlich, lesbar, vertieft oder die umgebende Fläche geätzt wird. Ein Preisunterschied besteht
nicht.
Bei großen Textmengen oder ausländischen Schriftzeichen kommen die Vorteile durch die Filmübertragung
voll zur Geltung. Unmöglich sind geometrische Strukturen oder Schriften auf Kugelflächen. Kontrollierte
Flankenwinkel oder gleichmäßig ansteigende und wieder abfallende Ätztiefen lassen sich auf fotochemischem Wege nicht herstellen. Hier muss von Fall zu Fall
entschieden werden.
Viele Strukturen und Narbmuster haben ihren Ursprung
in der Natur. Verschiedene Holzmaserungen, Leder in
seiner großen Vielfalt, Backstein-, Ziegel,- Schilf-, Riffelblechmuster und vieles mehr, dienen als Vorlagen für
die Filmfertigung. Daneben enthält unsere Strukturpalette auch sogenannte künstliche und geometrische
Muster, deren Verschiedenheit keine Grenzen kennt.
Zur Filmherstellung wird das Abbild der Struktur entweder in einem komplexen Verfahren direkt von der
Vorlage (Lederfolie, Holzteil etc.) abgenommen oder das
Muster wird mit Hilfe von spezieller Computer-Software digital erstellt. In jedem Fall wird als Träger- und
Speichermedium des Strukturbildes ein Reprofilm angefertigt.
Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit einem
Repro- und Grafik-Studio. Je nach Qualität und Größe
der Vorlage sind dafür 3 - 8 Arbeitstage erforderlich. Die
so entstandenen Filme sind sehr maßgenau und lassen
sich einfach modifizieren oder kombinieren.
Unser Dessinprogramm umfasst zur Zeit 452 verschiedene Strukturen (Stand: Nov. 2005). Dazu kommen noch die diversen Größen- und Ausführungsvarianten (z. B. Grundstruktur 40, Varianten 40-A,
40-B etc.)
Alle von uns gefertigten Filme werden archiviert. Ein
Stammnegativ garantiert noch nach Jahren die
100%ige Reproduzierbarkeit bei Serienwerkzeugen
oder Reparaturen.
Zusätzlich zur Filmarchivierung werden Struktur- und
Gravurdaten digital gespeichert.
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Musterkollektionen
Unsere besondere Service-Leistung:
Kostenlos erhalten Sie von uns eine Musterkollektion.
Diese besteht aus gespritzten Musterplatten und zeigt
einen repräsentativen Querschnitt aus unserem umfangreichen Dessinprogramm. Speziell zusammengestellte Kollektionen, die wir Ihnen gerne zur Verfügung
stellen, gibt es für die Bereiche Sondermuster, Holz und
Automobil.
Auf Wunsch fertigen wir mit unserer Spritzform und
Spritzgussmaschine ihr spezielles Kundenmuster. Der
die Struktur tragende Formeinsatz ist eine plane Platte
122 x 125 x 8 mm. Material und Warmbehandlung kann
frei gewählt werden.
Fotos unten: Zwei eindrucksvolle Beispiele die zeigen, wie positiv sich die Strukturierung von
Kunststoffteilen auf des Erscheinungsbild von Produkten auswirkt.
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II. Bearbeitungsablauf
Um das Verfahren der Foto-Chemischen-Ätztechnik transparent zu machen, werden in diesem Kapitel die wichtigsten Bearbeitungsschritte chronologisch erläutert.
1. Die Eingangskontrolle
Formplatten, Formeinsätze, Schieber, Kerne usw. stellen einen großen Wert dar. Bei Anlieferung wird jedes
Teil auf Beschädigung und jede Sendung auf Vollständigkeit untersucht. Beschädigte Werkzeuge oder Abweichungen zwischen Sendung und Lieferschein werden
dem Kunden sofort telefonisch mitgeteilt.
Vor dem eigentlichen Bearbeitungsbeginn wird ein
Ätztest durchgeführt.
Der Test soll zeigen, ob die zu strukturierenden Flächen
ein gutes Ätzergebnis ermöglichen.
Eventuell noch vorhandene Erodierreste, Schweißstellen, Gefügeverdichtungen durch stumpfe Werkzeuge,
Härtefehler sowie Streifigkeiten, Lunker und bedingt
auch Fehler im Materialgefüge werden durch diesen Test
angezeigt.
Er kann ohne Vorkenntnisse und besondere Einrichtungen in wenigen Minuten auch von jedem Formenbauer
im eigenen Betrieb vorgenommen werden.
Eine genaue Beschreibung über die Durchführung des
Ätztestes finden sie auf Seite 24
2. Reinigung und Beschichtung des Werkzeugs
Lassen die Prüfungen der Eingangskontrolle ein gutes
Ätzergebnis erwarten, beginnt sofort die eigentliche
Bearbeitung.
Eine gründliche Reinigung der ganzen Form und ein
vollständiges Entfetten der zu ätzenden Flächen schließt
sich an.
Je nach Bearbeitungsaufwand und durch mehrfaches
Reinigen können hochglanzpolierte Flächen leicht „milchig“ werden.
Die entfetteten Flächen werden nun mit einem Fotolack (Fotoresist) beschichtet. Er hat eine Aushärtezeit
und kann deshalb nicht sofort weiterbearbeitet werden.
3. Das Aufbringen des Strukturbildes
Werkzeuge strukturieren - wozu?
Die durch die Schnitte entstandenen Unterbrechungen
( im Bild unten sind diese deutlich sichtbar) so gering
wie möglich zu halten, erfordert viel Erfahrung und
Routine.
Die vom Kunden gewünschten Strukturen, Schriften,
Abbildungen usw. können in unterschiedlicher Weise auf
die Lackschicht übertragen werden.
Die einzelnen Techniken sind:
- das Übertragen nach dem Abziehbildprinzip
- das Aufkleben eines Trägermediums
- die Übertragung ähnlich dem Tamponprint
- das Aufpressen eines Filmes im Vakuum.
Die zum Schluss erwähnte Methode, die Übertragung
durch einen im Vakuum aufgepressten Film, bringt das
exakteste Ergebnis bei der Bildwiedergabe, da hier die
Schichtseite der Filmvorlage in direkten Kontakt mit
der lichtempfindlichen Fotoschicht kommt was ein
Hinterstrahlen oder Verzerren ausschließt.
Da sich der Film jedoch nicht faltenlos um die in Formwerkzeugen oft 3-dimensional gekrümmten Flächen
legt, muss er entsprechend eingeschnitten und als Abwicklung auf diese übertragen werden.
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4. Die Retusche
Dieser Arbeitsgang nimmt mit Sicherheit eine Schlüsselstellung ein. Die durch die einzelnen Filmstücke entstandenen „Nähte“ müssen so nachgezeichnet, ergänzt
und miteinander verarbeitet werden, dass die aufbelichtete Struktur nahtlos und ohne Verzerrung alle,
wie auch immer gekrümmten Flächen überzieht.
Viel Einfühlungsvermögen für Wesen und Gesetzmäßigkeit einer Struktur, zeichnerisches Talent und Ausdauer
sind grundlegende Voraussetzungen für eine gute Arbeit. Aus Erfahrung kann gesagt werden, dass die
Retuschearbeiten den größten Zeitaufwand verursachen
und nicht unter Zeitdruck ausgeführt werden sollen.
Bei dieser Arbeit werden durch den ständigen Einsatz
von Lupen die Augen stark beansprucht, so dass die
Arbeitszeit nicht wahllos durch Mehrarbeit verlängert
werden kann.
Grenzen der Retuschiermöglichkeit sind dort zu sehen,
wo Punktgröße und Linienstärke mit dem erforderlichen
Hilfsmittel nicht mehr zu erzielen sind. Wenn Lichtmenge, Blickwinkel und Retuschierbesteck in der Tiefe
des Formnestes nicht mehr sinnvoll eingesetzt werden
können, ist eine einwandfreie Bearbeitung nicht mehr
gewährleistet. Hier muss von Fall zu Fall über die
Strukturierbarkeit entschieden werden.
Darstellung: Formwerkzeug mit einbelichteter Struktur vor und nach der Retusche
5. Das Abdecken der Freiflächen mit Schutzlack
Freiflächen (nichtstukturierte Bereiche) können
-als Strukturbegrenzung
-als Aussparung innerhalb der Narbung oder
-als Dichtfläche für Schieber und Kerne
ausgeführt sein.
Es wird zwischen 2 Freiflächenarten unterschieden:
- Mit Schutzlack abgedeckte Freiflächen.
Hier bleibt die Werkzeugoberfläche erhalten
(z. B. Hochglanz). Es findet kein Flächenabtrag statt.
Je nach Lage entsteht ein Hinterschnitt in Höhe der
Ätztiefe.
- Geätzte Freiflächen
sind ohne Struktur mitgeätzte Partien z. B. umlaufend an Trennkante, Seitenwände mit geringer
Konizität welche nicht glatt aber auch nicht genarbt
sein sollen oder Stellen wo am Kunststoffteil ein Aufkleber angebracht werden soll.
Durch Freiflächen (Blankrand) wird der Sägezahneffekt an
Formtrennkanten vermieden. Dieser kommt zwangsläufig durch die Ätztiefe zustande, wenn die geätzte Struktur
bis an die Kante der Form heranreicht.
siehe Darstellung links
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Grundsätzlich gilt, dass Aussparungen und Begrenzungen vom Werkzeugmacher dauerhaft angerissen
sein sollen.
Anrisse nach zur Verfügung gestellten Musterteilen sind
bedingt durch deren Schwindung ungenau. Eine Gewähr für präzise Strukturbegrenzungen kann daher
nicht übernommen werden.
Vor dem Ätzgang werden Aussparungen, Auswerferbohrungen, Schieberführungen, Dichtflächen und alle
nicht zur Struktur gehörenden Partien mit Schutzlack
abgedeckt und zusätzlich mit säurefestem Klebeband
gesichert. Nun ist das Werkstück ätzbereit.
Sollte es aus welchen Gründen auch immer erforderlich sein, so kann die Bearbeitung jedoch noch abgebrochen und ohne Veränderung der Form der Anlieferungszustand wieder hergestellt werden.
6. Die Ätzung und ihre Ausführungsarten
Bei der Ätzung wird das Metallgefüge dort aufgelöst und
abgetragen, wo die Formoberfläche nicht durch Fotoresist, Lack oder Klebeband geschützt ist.
Hierzu wird die für den Werkstoff geeignete Ätzflüssigkeit mit der Metalloberfläche in Verbindung
gebracht (durch auffüllen des Formnestes, tauchen,
sprühen usw.).
Die vom Kunden vorgeschriebene Strukturtiefe wird
über die Einwirkungszeit des Ätzmediums kontrolliert
erreicht.
Die reinen Ätzzeiten sind sehr kurz, sie liegen bei ca. 60
Sec. pro 0,01 mm Ätztiefe.
- Rundmatt:
Ist eine 2-Stufen-Ätzung, deren Ausgangspunkt die Ausführung halbmatt ist.
Der Fotolack auf dem bereits geätzten Strukturbild wird
nun vollständig entfernt. Die noch blanken Partien werden dem Ätzmedium ausgesetzt, dadurch wird, wie an
den bereits tiefer liegenden Stellen, Gefügerauigkeit freigelegt, alle Kanten innerhalb der Struktur werden gerundet.
Kunststoffteile aus Formen mit rundmatt geätzter
Narbung lassen sich gut entformen, wirken rund und
weich und sind putzfreundlich.
Jede Struktur kann in 3 Grundausführungsarten gefertigt werden (siehe Darstellung rechts unten).
- Poliert:
Entspricht der rundmatt geätzten Struktur, die für spezielle Effekte in aufwändiger manueller Arbeit zusätzlich poliert wird.Polierte Strukturen sind nur in gehärteten Werkstoffen sinnvoll möglich.
- Halbmatt:
So wird der Zustand nach der 1. Ätzstufe bezeichnet.
Die Struktur ist bis ins Detail voll ausgebildet, eventuelle Freiflächen sind vorhanden.
Die bis jetzt vor dem Ätzmedium geschützten Stellen
zeigen den Anlieferungszustand _ sind also strichpoliert. Die durch den Abtrag erzielten Vertiefungen
weisen die Gefügerauigkeit des verwendeten Formenmaterials auf.
Dieser Unterschied zwischen glatt und gefügerau bewirkt später am Kunststoffteil einen Halbmatteffekt.
Halbmatte Narbungen sind scharfkantig und nicht
entformfreundlich. Sie eignen sich besonders für Blasformen mit ihrer geringeren Abformgenauigkeit; da die
Luftabführung aus der Form besser ist.
Anlieferungszustand
240er Korn blankgezogen
scharfkantig
©
Gefügerauhigkeit
Ätztiefe halbmatt
©
11
rundmatt
poliert
6.1 Weitere Möglichkeiten der Oberflächengestaltung
Ätztechnische Verfahren:
Nachbehandlung von fertigen Kunsstoffteilen :
Mit dem Umkehreffekt und der Kombinationsätzung
lassen sich weitere unterschiedliche Oberflächenwirkungen erzielen.
Zusätzliche Möglichkeiten der Oberflächengestaltung
von strukturierten Teilen sind:
- Metallisieren der Kunststoffoberfläche
-Umkehreffekt:
- Auswischen der Struktur
Hier wird die rundmatt geätzte Struktur hochglanzpoliert. Danach werden alle im Werkzeug vertieft liegenden Stellen mit Schutzlack abgedeckt und die Oberfläche der Stege nochmals mattgeätzt.
Am gespritzten Teil glänzen dann die erhabenen Partien während die tiefer liegenden Stege matt sind. Diese
Bearbeitung wird verwendet bei der Imitation von
Strukturlack und bei verschiedenen Lederarten (Kroko, Schildkröt usw.).
Bei Holzimitationen lässt sich durch das Auswischen
mit geeigneten Farben ein täuschend echt aussehendes
Ergebnis erzielen.
-Kombinationsätzung:
Entsteht durch das Übereinanderätzen mehrerer gleicher oder unterschiedlicher Strukturen. Durch zusätzliche Ätztiefenunterschiede lassen sich interessante
Verrundungseffekte mit großer Naturtreue erreichen.
7. Reinigen und Kontrolle
Nach Abschluss aller Arbeiten erfolgt die Endkontrolle.
Zusätzlich werden in einem Ätzprotokoll alle Daten, Ergebnisse und Besonderheiten festgehalten. Dies ermöglicht auch nach Jahren die exakte Wiederholung aller
Vorgänge bei gleichen Formen oder eventuellen Reparaturen.
Sind alle Ätzgänge abgeschlossen, werden mit Lösungsmittel die Resistreste und der Schutzlack abgewaschen.
Die noch vom Ätzen graue Oberfläche wird durch ein
Läppstrahlen mit sehr feinen Glasperlen metallisch
blank. Dies ermöglicht die sofortige, saubere und
einwandfreie Fertiggung auch heller Kunststoffteile.
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III. Feinstruktur Varianten
Die Ausführungen dieses Kapitels sollen dazu beitragen, die Unterschiede zwischen gestrahlten, erodierten und
geätzten Oberflächen aufzuzeigen und die Verfahrenstechniken transparenter zu machen.
Funkenerosion und Strahlbehandlung
-Strahlverfahren:
Die Funkenerosion und Strahlbehandlung zur Erzeugung von Feinstrukturen sind als Verfahren für
eine reproduzierbare Oberflächengestaltung ungeeignet.
Das Ergebnis dieser Oberflächenbehandlung ist abhängig vom Strahlgut, vom Strahldruck und dem Abstand
von der zu strahlenden Fläche zur Düse. Weitere Faktoren sind Materialgefüge und Härte. Bereits 2 HRc Härteunterschied sind am Strahlergebnis sichtbar.
Die Verfahrenstechniken:
Formgebende Werkzeuge werden, wenn sie auf funkenerosivem Wege hergestellt sind, oftmals mit dieser
Oberfläche belassen. Die Rauigkeit der Erodierstufe
wird als „Struktur“ zur Oberflächengestaltung herangezogen.
Als Alternative wird auch das „Sandstrahlen“ eingesetzt. Diese Bezeichnung ist falsch, denn es wird nicht
mit Sand gestrahlt.
Als Strahlmittel werden im Werkzeug- und Formenbau
in erster Linie Glaskugeln, Keramikperlen, Korund
und Aluminiumoxid verwendet. Stahlguss, Stahldrahtkorn, Hartguss, Terpergussstrahlmittel, Nussschalen- und Maiskolbengranulat, sowie die breite
Palette der Kunststoffstrahlmittel sind Sonderanwendungen vorbehalten.
Kugelförmige Strahlmittel:
Werden kugelförmige
Stahl-mittel eingesetzt, so
entstehen an der
gestrahlten Fläche
Kalotten (wie in
der Abbildung
rechts dargestellt).
Die Oberfläche
wird verdichtet
und glänzt.
Kantige Strahlmittel:
Beim Einsatz von kantigem Stahlmittel, wie z.B. Korund oder
durch längeren Gebrauch
gebrochene Glaskugeln,
wird die Oberfläche
durch die kantigen
Partikel aufgeworfen und
aufgerissen.
Durch das verdrängte, nach
oben geschobene Material
entsteht eine
raue, stumpfe
Oberfläche.
Werden diese Flächen in Kunststoff abgeformt, erscheinen sie durch die besondere Lichtbrechung matt.
Beim Spritzvorgang werden durch den Materialfluss die
„Bergspitzen“ schon nach kurzer Zeit abgetragen und
es entstehen kleine Flächen, die sich bedingt durch eine
andere Lichtbrechung als kleine glänzende Punkte auf
dem sonst matten Kunststoffteil zeigen.
Das Kunststoffprodukt hat somit ein fehlerhaftes, fleckig wirkendes Oberflächendesign.
-Funkenerosion:
Die funkenerosiven Bearbeitung erzeugt, je nach
Generatoreinstellung bei der Funkenentladung, an der
Stahloberfläche Temperaturen von ca. 3000 bis über
12000 °C.
Die hohen Temperaturen bewirken ein Herausreißen
der Stahlmoleküle, ein Aufschmelzen der Stahloberfläche, die Bildung der sogenannten „Weißen Zone“ und
bedingt durch Spannungen, eine Rissbildung die bis
ins Grundmaterial reichen kann.
Es entstehen unter der weißen Schicht eine entkohlte
Zone, eine Neuhärtezone, danach verschiedene Anlasszonen bis sich dann der unbelastete Originalstahl anschließt.
Erodierte Flächen werden in ihrer Rauigkeit nach VDI
3400 bewertet. Dies ist keine DIN-Norm kann aber als
„Erodiernormal“ bezeichnet werden. Die Bezeichnung
VDI 3400 Ref. 30 z.B., entspricht einer Rauigkeitsstufe
von Rmax 22 my und Ra 3,1 my.
Erodierte Oberflächen sind scharf und spitzig und,
wenn auch in geringem Maße, dem Verschleiß beim
Spritzvorgang unterworfen. Dies resultiert aus der Tatsache, dass durch den Abtragsvorgang eine glasharte
Schicht entstanden ist.
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Geätzte Feinstrukturen
Feinstrukturen die auf ätztechnischem Wege ähnlich VDI 3400 hergestellt werden weisen grundlegende Unterschiede zu durch Strahlen oder Erodieren entstandene Feinstrukturen auf.
Kunststoffteile aus gestrahlten, erodierten oder geätzten Formen sollten unabhängig von ihrer Größe
nicht miteinander verbaut werden.
Das ätztechnische Verfahren:
Eine zum Ätzen vorbereitete Form besitzt metallisch
blanke und mit Lack abgedeckte Stellen (Lackpunkte). Die metallisch blanken Stellen werden
durch das Ätzmedium über die Zeit gesteuert kontrolliert abgetragen; so entsteht die Ätztiefe.
Zur Erzeugung von Feinstrukturen wird auf der Formoberfläche ein Lacknebel aufgebracht. Die Nebeltröpfchen, auch kleinste Punkte, sind immer Flächen,
welche als Inseln im geätzten Bereich stehen bleiben.
Auch bei mehrfachem Übereinanderätzen bleiben
immer Flächen stehen (siehe Schema unten rechts).
Werden solche Flächen im Kunststoff abgeformt, so
sind sie wenig kratzempfindlich, nicht scharfkantig,
entformfreundlich und über den Produktionszeitraum weniger dem Verschleiß unterworfen. Die
Reinigungsfreundlichkeit ist deutlich größer als bei
anderen Verfahren.
Oberfläche eines Kunststoffteils mit geätzter Feinstruktur.
Verfahrensbedingte optische Unterschiede:
Werden Kunststoffteile aus gestrahlten, erodierten oder
geätzten Formen miteinander verglichen, so fällt sofort
die durch die unterschiedliche Oberflächengeometrie
bedingte Lichtbrechung auf. Das Auge erkennt den Unterschied im Aussehen.
Nimmt man bei zwei für das Auge gleichen Kunststoffteilen eine Rautiefenmessung vor, so weist das Teil das
aus einer gestrahlten oder erodierten Form gefertigt
wurde eine größere Strukturtiefe auf, als das Teil mit der
geätzten Feinstruktur. Das menschliche Auge erkennt
die untersten, feinsten Vertiefungen der durch Strahlen
oder Erodieren erzeugten Feinstruktur nicht mehr.
Bei der geätzten Feinstruktur sind die Punkte und die
Abstände zwischen den Punkten kleine Flächen, die das
Auge im Grunde noch erreicht.
Schematische Darstellung einer Mehrfachätzung:
Ätztiefen:
30 my
20 my
10 my
nicht
geätzt
Fazit:
Die Oberflächen von gestrahlten, erodierten und geätzten Feinstrukturen sind unterschiedlich und nicht
miteinander vergleichbar. Die verfahrensbedingt
spezifische Oberflächengeometrie und die daraus resultierende Lichtbrechung ergeben eine unterschiedliche optische Wirkung.
Geätzte Feinstrukturen werden jedoch im täglichen
Umgang an VDI 3400 angelehnt. Die Benennung
muss dann z. B. lauten:
Feinstruktur ähnlich VDI 3400 Ref.30.
Abgedeckte
Objekte:
1. Ätzung
2. Ätzung
3. Ätzung
Die Darstellung zeigt, wie sich ein 3-maliger Ätzvorgang
auf das Strukturbild und die Ätztiefe auswirkt.
Die geätzte Form weist bedingt durch die Anzahl der Ätzgänge 3 unterschiedliche Tiefen auf.
14
IV. Konstruktive Erfordernisse
Wichtige Hinweise
◆ Die Entformungskonizität ist bestimmend für die
Um sinnvoll und mit gutem Erfolg strukturieren zu
können, muss bei der Konstruktion und dem Bau der
Formen und Werkzeuge auf die hier beschriebenen
technische Anforderungen geachtet werden.
Ätztiefe. Ein Wert aus der Praxis sagt: Pro 1° Konizität
können 0,02 mm Ätztiefe entformt werden (siehe
Darstellung und Berechnung unten).
Spritzmaterial, z. B. flammhemmend ausgerüstet
oder glasfaserverstärkt, die Schwindung, Wandstärken sowie die werkzeugtechnischen Gegebenheiten
(Anguss, Kühlung, Schieber usw.) und die Spritzparameter beeinflussen diesen Wert.
◆ Bearbeitbar sind Werkstücke bis zu einem Gewicht
von 25 Tonnen (2 Hubwerke mit je 12,5 Tonnen) oder
einer Fläche von ca. 4 m2.
◆ Jedes Werkzeug ab ca. 100 kg sollte 2 oder noch
besser 4 sich gegenüber liegende Ringschraubengewinde haben. Dies erleichtert die Handhabung
und wirkt sich auf die Bearbeitungszeit aus.
◆ Die Formnest-Dimensionen,
besonders bei kleineren
Werkzeugen, sollten
ein Verhältnis von
Breite : Länge :
Tiefe wie
1:1:1
aufweisen.
Im Zweifelsfall
schafft ein Gespräch mit uns
Klarheit.
Beispiel:
2,5° Entformungskonizität
erlauben als Mittelwert
0,05 mm Ätztiefe
Beispiel für Maß a
b = 65,
tan α = 2,5°
Berechnung:
a
= b x
= 65 x
tan α
0,0437
= 2,8405 mm
◆ Einsätze,
Schieber, Leisten ,
Kerne usw. müssen gegen
Verdrehen gekennzeichnet und ausbaubar sein. Nur
so ist eine einwandfreie Reinigung und eine fettfreie
Oberfläche zu erzielen.
Beim Einbelichten der Struktur werden um eine
nahtlose Weiterführung der Punkte und Linien zu
gewährleisten, die Einsätze in der Form belassen.
Der Ätzvorgang erfolgt dann wieder getrennt.
Jedes Teil wird im Regelfall separat geätzt um ein
Aufätzen des Trennspaltes zu verhindern.
Berechnungsbeispiel für die Entformungskonizität
◆ Zu strukturierenden Flächen müssen je nach Design
und Ätztiefe eine bestimmte Oberflächengüte aufweisen.
Kräftige Strukturen mit Ätztiefe > 0,10 = Korn 240
Feine Strukturen mit Ätztiefe 0,04 - 0,10 = Korn 320
Feine Strukturen mit Ätztiefe 0,01- 0,04 = Korn 400
Für Entspiegelungen (z.B. Displays) muss die Ausgangsfläche hochglanzpoliert sein.
◆ Für verschiedene Bearbeitungsschritte sind Prozess-
temperaturen von bis zu 50 °C erforderlich. Dies
kann bei größeren Formen nur mittels eines Temperiergeräts über die Kühlkanäle geschehen, d. h.
diese müssen somit funktionsfähig sein.
◆ Hochglanzpolierte Flächen erfahren bereits durch
◆ Markierungen für Freiflächen, Strukturende ohne
Reinigung, Lackauftrag und Belichten des Dessins geringe Beschädigungen (feine Kratzer). Die Haftfähigkeit des Fotoresists ist auf der glatten, polierten Fläche eingeschränkt und läßt längere Ätzzeiten nicht zu.
Das Ätzen in hochglanzpolierten Flächen sollte sich
auf das unbedingt Notwendige beschränken.
Werkzeugkante oder die Platzierung von Schriften,
Zeichen und Symbolen müssen vom Formenbauer
dauerhaft angerissen sein.
Für Strukturbegrenzungen nach Musterteil kann
keine Gewähr übernommen werden.
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V. Wichtige Kriterien für die
Strukturierbarkeit von Formen
Verschiedene Bearbeitungstechniken, nachträgliche Änderungswünsche am Werkzeug, Reparaturen, Preis und
Termindruck und oftmals auch die unvollständigen Kenntnisse über die Foto-Chemische Ätztechnik tragen dazu
bei, dass immer wieder Werkzeuge in einem nicht strukturierbaren Zustand angeliefert werden.
Erodierrauigkeit, Schweißarbeiten, Gefügeverfestigungen und ungeeignete Warmbehandlungen stehen oftmals
einem sofortigen Bearbeitungsbeginn im Strukturierbetrieb entgegen. Ergänzende- oder Nacharbeiten werden
erforderlich. Die folgenden Seiten sollen dazu beitragen, diese Probleme zu vermeiden.
Die Wahl des richtigen Werkstoffs
Weitere Materialien sind:
Werkstoffauswahl und Warmbehandlung spielen im
Hinblick auf das spätere Ätzergebnis eine entscheidende Rolle. Beim Einkauf der Werkzeugmaterialien
sollte der Lieferant den Hinweis erhalten, daß die
Form anschließend geätzt wird.
- Elektrolyth- und Wolframkupfer:
für Erodierelektroden um auch an extremen Stellen noch
eine Struktur auf funkenerosivem Wege einzubringen.
- Berylliumkupfer:
zum Bewältigen besonderer Kühlprobleme, ist ebenfalls
strukturierbar.
- Aluminium:
wird hauptsächlich zum Bau von Vorserienformen, Tiefzieh-, Schäum- und Blasformen verwendet.
Grundsätzlich gilt:
Je feiner und homogener das Gefüge, desto glatter und
gleichmäßiger die geätzte Fläche.
Aus Qualitätsgründen sollten für formgebende Werkzeugteile Stähle von namhaften Herstellern verwendet werden.
Bei den Materialien Messing, Zink, Zamak, bei flammgespritzten Formen und in besonderem Maße bei Aluminium gilt, mehr noch als bei Stahl, die Forderung nach
einem homogenen Gefüge.
Gute bis sehr gute Ergebnisse werden in Aluminium, mit
der Bezeichnung 7022 und 7075 erzielt. Weitere geeignete Aluminiumsorten sind 5083, 6061 und 7020.
Je höher die Festigkeit, desto feiner und gleichmäßiger
das Gefüge und somit qualitativ hochwertiger und brillanter die geätzte Struktur.
Auch Gussaluminium kann bei entsprechender Qualität auf fotochemischem Wege strukturiert werden. Lunker und unterschiedliche Gefügedichte werden jedoch
nicht ganz zu verhindern sein. Dies führt zwangsläufig
zu Qualitätseinbußen.
Ein Ätzversuch an ihrem Wunschmaterial schafft Klarheit über das zu erwartende Ätzergebnis.
Ein Gefüge mit unterschiedlicher Dichte lässt kein
gleichmäßiges Ätzergebnis erwarten.
Bei der Stahlauswahl sollte darauf geachtet werden,
dass der Cr-Gehalt nicht zu groß ist.
- Stähle bis 5 % Cr:
lassen sich ohne Einschränkungen gut ätzen.
- Stähle bis 12 % Cr:
haben ein zunehmend raueres Gefügebild, welches die
Wiedergabe feinerer Details nicht mehr zulässt.
- Bei 18 % Cr:
endet die Möglichkeit einer sinnvollen Narbung.
Cr-Stähle, welche zusätzlich mit Mangan, Silicium,
Vanadium legiert sind, lassen sich grundsätzlich besser
ätzen als die sogenannten Cr-Nickel-Stähle. Eine verbindliche Empfehlung für bestimmte Stähle kann von
uns nicht gegeben werden.
Wir nennen hier die im Zusammenhang mit der FotoChemischen Ätztechnik am häufigsten zum Einsatz
kommenden Werkzeugstähle.
Vergütungsstähle:
1.2311, 1.2312, 1.2710, 1.2711, 1.2713, 1.2738
Einsatzstähle: 1.2764, 1.2162
Durchhärter: 1.2767, 1.2842
Warmarbeitsstähle:
1.2343, 1.2344, 1.2316, 1.2601, 1.2678, 1.2080, 1.2083
Pulvermetallurgische Stähle
Kalteinsenkstahl: 1.2341
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Warmbehandlung und Oberflächenveredlung
Jede Warmbehandlung hat einen direkten Einfluss auf
das Ätzergebnis.
Sollen zwei oder mehrere Kunststoffteile zu einer Einheit zusammengefügt werden, so ist es zwingend erforderlich, dass die dazu benötigten Formen aus dem gleichen Werkstoff mit gleicher Warmbehandlung gefertigt werden.
Nur so ist gewährleistet, dass die vom Kunststoff abgeformten Oberflächen alle ein einheitliches Aussehen
erhalten.
Für größere Formen werden fast ausschließlich vorvergütete Stähle bis ca. 130 kp Zugfestigkeit/mm2 eingesetzt. Sie bringen beim Ätzen ein Ergebnis, welches
nicht ganz die Feinheit und Detailtreue der durchgehärteten Werkzeugstähle erreicht.
- Hartverchromen, Beschichten:
Beim Verarbeiten von glasfaserverstärkten, schwer entflammbaren, gefüllten oder aggressiven Kunststoffen ist
die geätzte Struktur besonderem Verschleiß ausgesetzt.
Ein Hartverchromen, Beschichten (z.B. Titannitrit,
Chromnitrit usw.) im Anschluss an die fotochemische
Bearbeitung schafft hier Abhilfe. Standzeit und Entformbarkeit wird verbessert.
Vorteile von Ätzungen im einsatz- oder durchgehärteten Gefüge:
- Es entsteht ein sehr gutes, gleichmäßiges, detailgetreues und brillantes Strukturbild.
- Die Form kann nach der Warmbehandlung komplett
fertig gemacht werden (eventuelle Korrekturen durch
Härteverzug).
- Nickel-Teflon-Beschichtung,
oder metallkeramische Beschichtung:
Formen, aus welchen Kunststoffteile mit hohem Klebeeffekt gefertigt werden (z. B. Gummi- oder PUR-Teile),
können nach dem Strukturieren eine Oberflächenbeschichtung erhalten. Hierfür bietet sich eine NickelTeflon-, oder eine metallkeramische Werkzeugbeschichtung an.
Solche Formen können teilweise völlig trennmittelfrei
gefahren werden. Ein Produktionsausfall durch Reinigungszeiten entfällt.
Die Qualität des genarbten Teiles erhöht sich, da strukturierte Bereiche nicht mehr durch Trennmittelaufbau
beeinträchtigt werden.
Die Schichtdicke von Nickel-Teflon liegt bei 20 my, von
metallkeramischen Schichten bei 30 my. Der Auftrag erfolgt gleichmäßig, so dass selbst feine Strukturen ihren Charakter beibehalten.
Wir sind gerne bereit, kompetente Partner für derartige
Beschichtungen zu nennen.
- Nitrieren:
Das Nitrieren sollte grundsätzlich nach dem Strukturieren stattfinden.
- Gasnitrierte oder plasmaionisierte Oberflächen:
Diese Oberfächen lassen sich nur begrenzt ätzen, da sie
oft rau und grobkörnig sind.
- Bad- oder tenifernitrierte Werkstücke:
So behandelte Werkzeuge sind nicht mehr zu strukturieren. Sie haben eine weitgehend korrosionsfeste Oberfläche auf der auch das Ätzmedium nicht greift.
Es wäre zudem wenig sinnvoll, an einzelnen Partien die
harte Schicht abzutragen und so eine Oberfläche aus
harten und weichen Stellen zu schaffen.
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Härten
Wie bereits erwähnt, haben einsatz- und durchgehärtete Stähle ein sehr feines Gefügebild. Für feinste
Schrift-, Struktur- und Rasterätzungen empfiehlt sich
besonders der Stahl 1.2842. Sein durch die Warmbehandlung optimal umgewandeltes Gefüge bringt
brillant noch die kleinsten Details. Dabei ist es wichtig, dass die Warmbehandlungs-Vorschriften des Stahl-
herstellers präzise eingehalten werden. Besonders ist auf
die Einhaltung der Anlassstufen zu achten. Spannungen
und Restaustenit werden bei diesem Vorgang aus dem
Gefüge genommen. Welche dramatischen Auswirkungen, Nachlässigkeit oder falsche Angaben an die Härterei haben können, zeigen die Bilder einer metallografischen Untersuchung.
Die 4 Bilder unten zeigen: Das Stahlgefüge...
...und das daraus resultierende Ätzergebnis.
Stahl 1.2767 vorschriftsmäßig gehärtet
Stahl 1.2767 nach den Vorgaben von 1.2344 gehärtet
Im Diagramm rechts ist dargestellt, unter welchen Bedingungen ein optimal gehärtetes Gefüge, das die Basis für
eine brillante Struktur ist, entsteht.
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Erodierrauigkeit
Die funkenerosive Bearbeitung nimmt heute bei der
Erstellung von Formen und Werkzeugen einen herausragenden Platz ein. Trotz bestechender Möglichkeiten
ist sie nicht problemfrei.
Entfernen der Erodierrauigkeit
Wichtiger Hinweis:
Zur Durchführung der fotochemischen Strukturierung ist es zwingend erforderlich, die „Weiße Zone“
restlos zu entfernen.
Noch vorhandene Erodierreste z. B. in den Ecken
oder entlang der Trennkanten würden zu unstrukturierten Flächen innerhalb einer Narbung führen
(siehe Bild unten).
Die Entstehung von Erodierrauigkeit
Der bei der Entladung zwischen Elektrode und Werkstück entstehende Funke hat, je nach Einstellung am Generator, eine Temperatur zwischen 3000 und 12 000 °C.
Diese hohe Funkentemperatur bringt nicht nur die
Stahloberfläche zum Schmelzen, sondern zerlegt auch
die als Dielektrikum verwendeten hochmolekularen
Kohlenwasserstoffe in ihre Bestandteile.
Der freiwerdende Kohlenstoff diffundiert in die Stahloberfläche ein und verbindet sich mit den Karbidbildnern zu einer sehr harten Schicht, die nach ihrem
Aussehen sogenannte „Weiße Zone“.
Je nach Funkenenergie kann der Stahl bis in eine Tiefe von weit über 1 mm thermisch zerstört sein.
Ein ordnungsgemäß durchgeführter Ätztest gibt Auskunft über die gleichmäßige Narbfähigkeit der Formoberfläche.
Bei optimal aufeinander abgestimmten Schrupp-, Vorschlicht- und Schlichtstufen lässt sich dieser Bereich bis
auf eine Restschicht von 0,02 bis 0,03 mm begrenzen.
Auf dem gezeigten Schliffbild durch eine erodierte Oberfläche ist sehr schön die „Weiße Zone“ mit ihrer Rissbildung zu sehen (Bild unten links).
Sie neigt, da sie weder zu der darunter liegenden harten
Schicht, noch zum Grundmaterial eine Bindung hat, bei
Beanspruchung zum Abplatzen.
Bei grob falscher Einstellung an der Maschine bilden sich
extrem starke Risse, welche ein Nachsetzen der Form
unumgänglich machen (Bild unten rechts) .
Form mit Erodierresten
Das Foto zeigt deutlich die „Weiße Zone“.
Risse, die durch zu hohe Entladeenergie entstanden sind.
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Schweißen an Formen
Grundsätzlich sollten nur vorgewärmte Werkstücke geschweißt werden.
Vergütungsstähle (z. B. 1.2311, 1.2737, 1.2710) erwärmt
man auf ca. 250 °C.
Durchgehärtete Stähle sollten eine Vorwärmtemperatur von ca. 20 °C unter der Anlasstemperatur haben.
Warmarbeitsstähle können, ohne Einbußen oder Veränderungen des Ist-Zustandes hinnehmen zu müssen,
auf ca. 350 °C vorgewärmt werden.
Ist nach dem Schweißen ein Glühen möglich, so wird
dadurch eine weitere Qualtitätsverbesserung erreicht.
Die beiden nachfolgenden Bilder zeigen deutlich den erheblichen Unterschied.
Für das fotochemische Strukturieren von Formen ist
es unerheblich welche Schweißmethode und -technik
angewandt wird. Ausschlaggebend ist einzig und allein
ein in Zusammensetzung, Härte und Festigkeit dem
Grundwerkstoff gleiches Gefügebild zu erreichen.
Vor jeder Schweißarbeit sollten deshalb die jeweiligen
Fachleute der Betriebe angesprochen werden, die nach
der Reparatur die Anschlussarbeiten durchzuführen haben (Polierer, Beschichter, Strukturierbetrieb).
Eine enge Abstimmung ist mit die Garantie für ein optimales Reparaturergebnis.
Je nach Problemstellung muss ein geeignetes Schweißverfahren ausgewählt werden.
Im Formenbau sind dies:
Wic-, Micro- und
Laserschweißen.
Keines der drei Verfahren kann
Anspruch auf Universialität erheben.
Von großer Bedeutung ist die
Auswahl des zum Einsatz kommenden Schweißzusatzes. War
es bis vor kurzem üblich, artgleiches Material zu verschweißen, so weiß man heute, dass
spezielle Schweißzusätze ein
wesentlich besseres Ergebnis
bringen.
Wichtig für eine sachgemäße und
erfolgreiche Schweißung ist die
Temperaturführung des Werkstücks vor, während und nach
der Bearbeitung.
Bild links und rechts: Verschiedene unsachgemäß ausgeführte Schweißungen.
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Risse in der Schweißung, durchgehend bis zu den
Kühlkanälen
Ein weiteres Beispiel für eine unsachgemäße
Laserschweißung
Mehr Sicherheit bei schwierigen Schweißarbeiten
Ein Ätztest vor Ort ergibt einen ersten Überblick und
das Aufbringen einer Struktur zeigt vorab, das in der
Form zu realisierende Ergebnis.
Diese Versuche werden von uns kurzfristig und kostengünstig durchgeführt.
Sind besonders heikle oder umfangreiche Schweißungen nötig, so empfiehlt sich ein Schweißversuch. Eine
Probeplatte mit dem gleichen Grundwerkstoff wie die
zu schweißende Form kann mit mehreren, variierenden Versuchen versehen werden.
Bild links und rechts: Optimal durchgeführte Schweißarbeiten ermöglichen ein optimales Ätzergebnis.
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Einschrumpfen von Einsätzen
Sind größere Formänderungen oder Reparaturen
durchzuführen, so empfiehlt sich an Stelle von Schweißen das Einschrumpfen eines Einsatzes.
/3
Die Vorteile:
1. Gleiche Stahlqualität von Form und Einsatz.
Auf gleiche Walzrichtung (Faserverlauf) von Form
und Einsatz achten
2. Gleiches Gefüge, da nicht wie beim Schweißen verschiedene Zonen (Anlasszone, Aufschmelzzone,
Neuhärtezone und reines Schweißgut) entstehen.
3. Kein Härteverlust bei bereits gehärteten Formen
durch Wärmezufuhr über der Anlasstemperatur.
4. Keine Probleme bei mechanischer Nacharbeit,
Oberflächenbehandlung und ganz wichtig, beim
fotochemischen Ätzen.
Als Kühlmittel kommen folgende Medien in Frage:
Trockeneis -78 °C, nutzbar bis ca. -65 °C,
Flüssiger Stickstoff -196 °C nutzbar bis ca. -180 °C.
Maßzugabe:
Das ermittelte Aufmaß (siehe Berechnung unten) sollte nur zu 2/3 dem Einsatzmaß zugegeben werden.
Der einzuschrumpfende Einsatz muß in gekühltem Zustand ohne jegliche Gewalt in die dafür vorgesehene
Aussparung eingesetzt werden und im Grund aufsitzen.
Form und Einsatz müssen vor Bearbeitungsbeginn fettfrei gemacht werden.
Nach dem Temperaturausgleich sitzt der Einsatz fest
und kann in der Kontur nachgearbeitet werden.
Berechnung der Maßzugabe:
Wärmedehnungszahl
12 10
-6
0,000012
x
Einsatzgröße [mm]
x
Temperaturdifferenz
=
x
40 mm (z.B.)
x
(+20 °c bis -60 °C) =80 °C
=
x
40 mm
x
80 °C
=
22
Aufmaß
0,0384 mm
Gefügeverfestigungen, Faserverlauf, Streifigkeit
Mit Fachkenntnis und aufeinander abgestimmten Bearbeitungsmethoden kann der Formenbauer diese Probleme vermeiden.
Gefügeverfestigungen entstehen meist bei der spanabhebenden Bearbeitung.
Ursachen:
Streifigkeit im Stahlgefüge, hervorgerufen durch Fehler
bei der Stahlherstellung oder der Warmbehandlung, beeinflussen das Bild einer Narbung und somit das Produkt bis hin zur Unbrauchbarkeit.
- Stumpfe Fräser
verdichten durch den zu hohen Schnittdruck das Stahlgefüge. Beim Ätztest zeichnet sich der Fräserdurchmesser sowie die parallelen Linien der Fräserbreite auf
ihrem Weg über die Werkstückoberfläche ab. Die so zusammengedrückten und enger beieinander liegenden
Stahlmoleküle bilden eine geschlossenere, härtere
Fläche, welche dann von der Testflüssigkeit sichtbar gemacht wird.
- Falsch geschliffener Drehmeißel
- Ein unachtsamer Schlag mit dem Hammer
auf die Formoberfläche (z.B. beim Wechseln von Einsätzen).
- Beschädigung durch Spannpratzen oder Schlüssel
Dies alles führt zu einem ungleichmäßigen Strukturbild
im Gefüge.
- Brandspuren vom Flächenschleifen sind seltener,
weil sie weniger angewandt werden. Sie entstehen durch
eine schlecht abgerichtete (brennende) Schleifscheibe
oder durch einzelne nicht ausbrechende Körner.
Werden großflächige Formen partiell durch Schleifen bearbeitet, so entsteht an der Umschaltstelle der Schleifbewegung ein kurzer Stop. Er genügt bereits um eine
Gefügeverfestigung zu hinterlassen.
Gefügestreifigkeit:
Hervorgehoben durch unsachgemäße Härtung
Gefügeverdichtung durch stumpfen Fräser
Gefügestreifigkeit
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Ätztest
Mit der bei uns erhältlichen Testflüssigkeit können Sie selbst prüfen, ob die zu strukturierende Formfläche
Ihres Werkzeuges den Anforderungen für ein optimales Ätzergebnis entspricht.
So können Sie Ihr Werkzeug testen
1. Entfetten
4. Trockenblasen
der Formfläche
(blankgezogen mit mind. 240er Korn)
mit Pressluft. Nicht trockenreiben!
2. Auftragen
5. Prüfen
der Testflüssigkeit auf die zu strukturierende
Formfläche mit einem Pinsel.
Ca. 1 Minute einwirken lassen.
der jetzt angeätzten Fläche auf:
- Rest-Erodierrauigkeit
- Schweißstellen
- Druckstellen
- Gefügefehler
Achtung:
Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen!
Nicht
ätzbare
Stellen sind als
glänzende Punkte oder
Flächen innerhalb der angeätzten,
nun dunklen, matten Oberfläche sichtbar.
3. Abspülen
6. Nacharbeiten?!
mit reichlich klarem Wasser.
Sind keine fehlerhaften Stellen vorhanden, kann das zu
strukturierende Teil, mit Rostschutz versehen, bei uns
angeliefert werden.
Ist z. B. Rest-Erodierrauigkeit vorhanden, müssen diese
Stellen nachgearbeitet werden danach Ätztest wiederholen.
Der Ätztest kann ohne
Beschädigung der
Form mehrmals
wiederholt werden.
Bei anderen Fehlerquellen - Rücksprache mit uns!
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Infos zur Auftragsbearbeitung
Allgemeines
Wie bereits erwähnt, können Sie bei uns verschiedene
Musterkollektionen sowie die Testflüssigkeit mit dem
dazugehörigen Merkblatt anfordern.
Angebote
werden von uns nach 3-D Daten, Zeichnungen, Skizze
und Null-serien- oder Handmustern abgegeben und haben eine Gültigkeit von 6 Monaten.
Wird von Kundenseite eine nicht im Programm befindliche Narbung gewünscht, so sollte eine entsprechende Vorlage (möglichst groß, mindestens aber
im Format DIN A 4) vor der Anlieferung der zu strukturierenden Teile zugesandt werden.
Preise
richten sich immer nach Formaufwand und Schwierigkeiten; ein cm2-Preis ist unrealistisch.
Lieferzeiten
liegen zwischen 2 und ca. 15 Arbeitstagen. Es empfiehlt
sich auf jeden Fall eine möglichst frühzeitige Auftragsankündigung.
Im Auftragsfall ist die Erstellung des Filmes kostenlos.
Eventuelle Schutzansprüche oder Rechte an Dritte
müssen vom Kunden geklärt werden.
Anlieferung und Rücktransport
Schriftlicher Auftrag
Bei der Werkzeuganlieferung muss ein schriftlicher
Auftrag vorliegen, der um einen sofortigen Bearbeitungsbeginn zu ermöglichen, die nachfolgend aufgeführten Daten enthält:
Liefern sie bitte nur die zu strukturierenden Teile an.
So sparen sie Kosten und vermeiden das Risiko der
Beschädigung und des Verlustes beim Transport.
Es erfolgt sofort eine Kontrolle auf Transport- oder
Verpackungschäden.
- Struktur-Nr.
- Ätztiefe
u
s z de
da eren !
r
Nu turi fern
uk lie
str eil an
T
- Ausführungsart
- Werkstoffbezeichnung + Warmbehandlung
- Hinweise auf Freiflächen und Strukturbegrenzungen
Nach Abschluss der fotochemischen Ätzbearbeitung
erfolgt der Versand nach Kundenangabe. Nachstehend
die gebräuchlichsten Anlieferungs- und Versandwege.
Anlieferung / Rücktransport
Anlieferung erfolgt „frei Haus“
Rücktransport
„ab Werk“
Paketdienst oder Spedition sind üblich
Direkttransport durch Lastentaxi ist schnell, sicher,
zuverlässig und oftmals kostengünstiger.
Sie bringen ihr Werkzeug selbst und informieren sich
bei uns über die fotochemische Ätztechnik und ihre
Möglichkeiten.
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So finden Sie uns
Die Straße biegt ca. 200 m nach der Autobahnausfahrt
links ab, geht den Berg hoch, überquert die Autobahn
und durchläuft 3 Kreisverkehre. Den 4. Kreisverkehr am
Stadtrand von Öhringen verlassen sie nach rechts in
Richtung Pfedelbach. Nach ca. 1 km sehen Sie unser
Firmengebäude auf der rechten Seite.
Wenn Sie uns besuchen möchten, erreichen Sie uns
über die Autobahn A6 zwischen Weinsberger Kreuz und
Feuchtwanger Kreuz. Von der Autobahn-Ausfahrt
Öhringen bis zu unserer Firma sind es 5,5 km.
Fahren Sie ab der Ausfahrt, entsprechend der Beschilderung in Richtung Öhringen Süd/Pfedelbach.
Ric
htu
ng
AB-Kreuz
Feuchtwangen
Ne
ue
ns
tad
t
Nord
A6
Ausfahrt 40
Öhringen
AB-Kreuz
Weinsberg
Öhringen
Gewerbegebiet Öhringen
Westallee
Treffener Ring
Mannheim
Ausfahrt 40
Öhringen
Gewerbegebiet
Pfedelbach
Nürnberg
A6
Kreuz
Weinsberg
Ulm
A7
Stuttgart
Kreuz
Walldorf
Würzburg
Wür
zbur
g
Übersicht Autobahnanschluss
26
Kreuz
Feuchtwangen
HOHENLOHER
FORMSTRUKTUR