Fachartikel: DED Reparatur von Spritzgusswerkzeugen (H13 Werkzeugstahl)

Nachhaltigkeit und Kostenersparnis im Werkzeugbau

Spritzgusswerkzeuge aus Warmarbeitsstahl wie H13 (1.2344) sind in der Anschaffung immens teuer und unterliegen an den Formtrennkanten und Kernen einem starken abrasiven Verschleiß. Traditionell bedeutete massiver Verschleiß das Ende des Werkzeugs oder eine sehr aufwendige, manuelle Reparaturschweißung (WIG-Schweißen), die enorme Eigenspannungen und Verzug in das Bauteil brachte.

Die Directed Energy Deposition (DED) – oft auch Laserauftragsschweißen (LMD) genannt – revolutioniert aktuell den Werkzeug- und Formenbau. Durch das gezielte, robotergestützte Aufschmelzen von H13-Metallpulver oder -draht mittels Laserstrahl lassen sich abgenutzte Bereiche exakt und mit metallurgischer Anbindung wieder aufbauen.

Vorteile der DED-Reparatur gegenüber manuellem Schweißen

• Lokaler Wärmeeintrag: Der Laser schmilzt das Material punktgenau und mit geringem Energieeintrag (Low Heat Input) auf. Die Wärmeeinflusszone (HAZ) bleibt extrem schmal, wodurch der makroskopische Verzug des teuren Werkzeugs auf ein Minimum reduziert wird.
• Mischverbindungen möglich: Es ist problemlos möglich, auf den Grundkörper aus H13 eine extrem harte Schicht aus Stellit oder Wolframcarbid aufzubringen, um die Verschleißfestigkeit an besonders kritischen Flanken sogar über das Niveau des Originalwerkzeugs zu heben.
• Automatisierung: Der DED-Prozess kann über CAD/CAM-Pfade programmiert werden. Ein 3D-Scanner erfasst den verschlissenen Zustand der Form, die Software berechnet das fehlende Volumen, und der DED-Kopf baut exakt die benötigte Materialmenge auf.

Nachbearbeitung ist Pflicht

Wie bei allen Schweißprozessen entsteht beim DED-Verfahren eine oberflächliche Rauheit, die ein "Net-Shape" (Endmaß) verhindert. Die aufgetragenen Bereiche müssen im Anschluss auf einer 5-Achs-CNC-Fräsmaschine wieder auf ihre präzise Originalgeometrie geschlichtet (gefräst) werden. Häufig findet DED daher in Hybrid-Maschinen Anwendung, in denen DED-Laserkopf und Frässpindel im Wechsel in derselben Aufspannung operieren.

Durch DED lassen sich Reparaturkosten oft um bis zu 80 % reduzieren, während die Lieferzeit (im Vergleich zur Neubeschaffung eines massiven Werkzeugs) von mehreren Monaten auf wenige Tage schrumpft.