Direkte generative Fertigung von Schmiedegesenken eröffnet neue Möglichkeiten

Umformwerkzeuge sind eine neue und bislang nicht erforschte Anwendung generativ gefertigter Werkzeuge. Der Vortrag präsentiert ein Fallbeispiel, bei dem ein typisches Schmiedeteil mit recht komplexer Geometrie erfolgreich unter Verwendung eines generativ gefertigten Schmiedegesenks hergestellt werden konnte. Die Marktanforderungen zur frühestmöglichen Verfügbarkeit echter Schmiedeteile werden dargestellt. Die gesamte Prozesskette von der 3D-CAD-Werkzeugkonstruktion über die Schmiedeprozesssimulation, das Laserstrahlschmelzen der Gesenkeinsätze und die Gesenkmontage bis hin zu den eigentlichen Schmiedeversuchen unter produktionsähnlichen Bedingungen wird dargestellt und mit konventioneller Schmiedegesenkkonstruktion und ‑fertigung verglichen. Die Vorteile und Besonderheiten der generativen Prozesskette werden herausgestellt. Die gefertigten Schmiedeteile werden hinsichtlich Formfüllung, Maßhaltigkeit und Gefüge mit konventionell geschmiedeten Teilen verglichen. Die Lieferzeit der generativ gefertigten Schmiedegesenke wird der von konventionell hergestellten gegenübergestellt, ebenso die Kosten, um die Vorteile des Einsatzes generativer Fertigung herauszustellen. Es werden Randbedingungen beschrieben, unter denen die generative Fertigung von Schmiedegesenken technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist.

Forming dies are a new and not yet explored application of additive manufacturing of tooling components (“rapid tooling”). The presentation shows a case study in which a typical forging of quite complex geometry could successfully be produced using a layer-manufactured forging die. Market demands for earliest possible availability of “real” forgings will be described. The complete process chain from 3D CAD tooling design through forging process simulation, selective laser melting of the die inserts, die assembly up to the actual forging trials under series-like conditions will be demonstrated und compared to conventional forging die design and manufacturing. Advantages and characteristics of the additive process chain will be pointed out. The manufactured forgings will be compared to conventionally forged parts in respect of die filling, dimensional accuracy and microstructure. Lead time of additively manufactured forging dies will be set in contrast to that of conventionally manufactured ones, as well as total cost to point out the advantages of applying additive manufacturing technology for rapid tooling purposes. Constraints for technologically and economically reasonable additive manufacturing of forging dies will be specified.