Die Adolf Nissen Elektrobau GmbH + Co. KG mit Sitz in Tönning ist ein führender Anbieter von Lösungen zur Verkehrsabsicherung. Das 1914 gegründete Unternehmen bietet ein breites Spektrum an Produkten, die uns allen aus dem täglichen Straßenbild bekannt sind: darunter Warnleuchten, Leitbaken, Absturzsicherungen, LED-Wechselverkehrszeichen und mobile Leitsysteme.

Für dieses breite Sortiment hat Nissen eine eigene Produktionsstätte und eigenen Werkzeugbau mit entsprechendem Know-how und unterschiedlichsten Maschinen. Das Unternehmen hat dabei bereits häufig auf den Wissensaustausch mit Hochschulen gesetzt und entwickelt sich auch in dieser Zusammenarbeit kontinuierlich weiter. Im Rahmen der CIMTT Spätschicht, einer regelmäßigen Netzwerkveranstaltung für das produzierende Gewerbe, wurde das Prinzip der additiven Fertigung vorgestellt. Interessiert daran, was durch dieses Verfahren in ihrem Bereich optimiert werden kann, wurde in einem gemeinsamen Projekt mit Nissen an der Verbesserung der Wärmeabfuhr im Spritzgussverfahren gearbeitet. Insbesondere sollte die Effizienz der Kühlung der Gussformen erhöht werden, um die Zykluszeiten zu verkürzen. Stückzahlen könnten damit erhöht und Ressourcen gespart werden. Über die spannenden Ergebnisse hinaus zeigt das Projekt, wie Wissens- und Technologietransfer zwischen Hochschulen und Unternehmen funktioniert, sowie welche Synergien daraus entstehen können. Die Bereitschaft neue Verfahren unter Realbedingungen und -anforderungen zu testen sind wichtiger Bestandteil um verlässliche Erkenntnisse für Wissenschaft und Wirtschaft zu generieren und Innovationen voran zu treiben.

Vorgehen

Das Team von Nissen optimierte in enger Zusammenarbeit mit den Experten für vernetzte Produktion des EDIH.SH die Spritzgussform eines Eckkantenschutzelements aus Polycarbonat (PC), welches in den LED Warntafeln von Nissen zum Einsatz kommt.

Durch den Einsatz des Laserauftragschmelzen konnte an entscheidender Stelle ein neues Material mit deutlich höherer Wärmeleitfähigkeit in die bestehende Gussform integriert werden. Außerdem erhielt sie zusätzlich komplex geformte, konturnahe Kühlkanäle. Deren Geometrien wären mit traditionellen Fertigungsmethoden nicht realisierbar gewesen. EDIH.SH-Experte Simon Hagemann erklärt: "Die Anwendung von Laserauftragsschmelzen ermöglicht es, auf lokal auftretende, thermische Belastungen maßgeschneidert abgestimmte stoffschlüssige Verbünde aus mehreren Materialien mit konturnaher Kühlung in Werkzeugen zu realisieren, die die Wärmeabfuhr aus dem fertigen Spritzgussteils effizienter machen. Gegenüber herkömmlichen Gussformen kann dank des schichtweisen Auftrags produktiver gearbeitet werden.“ Für die Fertigung der Spritzgussform mit additiver Fertigung fallen dabei einmalig höhere Kosten an. Ob und wann sich diese amortisieren, galt es im weiteren Verlauf zu testen.

Nachdem die optimale Fertigungsstrategie ermittelt, die für ihre Wärmeleitfähigkeit geeignete CuAI-Legierung ausgewählt und die Kühlkanäle integriert worden waren, wurde die optimierte, additiv hergestellte Form vom CIMTT der Fachhochschule Kiel in den Werkzeugbau der Firma Nissen überführt. Dort erfolgte die finale Nachbearbeitung durch CNC-Fräsen und Funkenerodieren. Anschließend wurde abgemustert, sodass nun Tests durchgeführt und die jeweiligen Daten erhoben werden konnten.

Zum Vergleich wurden die Entformungstemperaturen unter Nutzung der konventionellen Werkzeugform sowie beim Einatz des additiv gefertigten Werkzeugs gemessen und sowohl von Nissen als auch den EDIH.SH-Expert*innen analysiert und bewertet.