Gefördertes Forschungsprojekt: FGMTemp – Additiv gefertigte Werkzeugkomponenten mit funktional und lokal gradierten Materialübergängen und Wärmeleiteigenschaften zur ressourceneffizienten Werkzeugtemperierung

Der Spritzgießprozess ist durch hohe Qualitätsanforderungen und den Druck zur wirtschaftlichen Produktion geprägt. Ein entscheidender Faktor ist dabei das Temperaturmanagement. Eine schnelle und gleichmäßige Abkühlung der Kunststoffschmelze ist notwendig, um Verzug zu vermeiden und die Zykluszeit kurz zu halten. Konventionelle Kühlmethoden stoßen dabei oft an ihre Grenzen. Tieflochgebohrte Kühlkanäle erreichen komplexe Geometrien nur unzureichend, während wärmeleitfähige Kupfereinsätze mechanische Schwachstellen oder Korrosionsprobleme verursachen können. Selbst moderne konturnahe Kühlungen bringen Nachteile mit sich, da ihre oft filigranen Kanäle anfällig für Verstopfungen und Ablagerungen sind, was den Wartungsaufwand erhöht.

Der Einsatz von funktional gradierten Materialien (FGM) soll diesen Problemen entgegenwirken. Mittels Laser-Pulver-Auftragsschmelzen (LPA) sollen Formeinsätze gefertigt werden, welche das Temperaturmanagement optimieren, indem verschiedene Metalle (z. B. Stahl und Kupfer) in einem Arbeitsschritt so kombiniert werden, dass ein kontinuierlicher, stoffschlüssiger Übergang entsteht. Durch die gezielte Mischung der Werkstoffe direkt im Aufbauprozess kann die Wärmeleitfähigkeit lokal genau dort erhöht werden, wo sie benötigt wird, ohne die mechanische Festigkeit des Grundkörpers durch Trennfugen zu schwächen. Damit soll Verzug und Hotspots entgegenwirkt werden.

Die Ergebnisse des Projekts bieten insbesondere für KMU erhebliche Vorteile. Neben der Verbesserung des Temperaturmanagements und daraus folgender Zykluszeitoptimierung ergibt sich ebenfalls die Qualitätsverbesserung des Bauteils sowie reduzierter Wartungsaufwand, da die Kühlkanäle weniger komplex gestaltet werden können und das Risiko für Verstopfungen und Korrosion sinkt.



Laufzeit
1. Februar 2026 bis 31. Januar 2028

Fördervolumen
484.389 Euro

Geförderte Forschungseinrichtungen
Hochschule Schmalkalden – Angewandte Kunststofftechnik (AKT)
HAW Kiel – Institut für Produktionstechnik und CIMTT (FHK)

Industriebeirat
Anton Tielke
Formconsult Werkzeugbau
H&B Electronic
Hermle
Hotset
Ingenieurbüro Falke
PEG – Plastics Engineering Group
PWF-Doose
Wefoba Werkzeug- und Formenbau
Zetterer Präzision