Rapid Tooling mit 3D Druck

Bei den meisten traditionellen Fertigungsprozessen wie Spritzguss, Thermoformen oder anderen Gießverfahren wird maßgefertigte Werkzeugbestückung für die Herstellung von Endverbrauchsteilen benötigt. Der Werkzeugbau ist jedoch mit hohen Vorabkosten und wochen- oder monatelangen Durchlaufzeiten von Dienstleistern verbunden, was die Produktentwicklung und damit die Markteinführung verlangsamt.

Betriebsinternes Rapid Tooling – z. B. anhand 3D-gedruckter Formen, Modelle oder Werkzeugeinsätze – als Teil der Produktentwicklung gibt Unternehmen die Möglichkeit, das Design und die Materialwahl zu validieren, bevor man zur Serienproduktion übergeht. Außerdem lassen sich damit individualisierte Endverbrauchsteile oder Sondereditionen herstellen.

Mit Rapid Tooling aus dem 3D Drucker
Kosten senken & schneller produzieren

Was ist Rapid Tooling?

Rapid Tooling beschreibt eine Reihe an Techniken, mit deren Hilfe kostengünstig und effizient die für traditionelle Fertigungsverfahren benötigte Werkzeugbestückung angefertigt werden können, um Teile schneller oder auch in geringen Mengen herzustellen.
Konventionelle Werkzeugbestückung besteht für gewöhnlich aus langlebigen Metallteilen und wird mittels Zerspanung oder Metallguss hergestellt. Diese Verfahren sind jedoch sehr teuer und eignen sich besser für die großangelegte Produktion. Nutzt man sie zur Iteration der Werkzeugbestückung oder bei der Produktion kleiner Chargen, explodieren die Kosten und auch die Durchlaufzeit erhöht sich drastisch.

Mithilfe von Rapid Tooling als Teil der Produktentwicklung validieren Hersteller ihre Designs und Materialien vor dem Übergang zur Massenproduktion. Das beschleunigt die Produktentwicklung, ermöglicht schnelle Iterationen und bringt letztendlich bessere Produkte auf den Markt. Dank Rapid Tooling können Ingenieure die letztendlichen Produktionsmaterialien verwenden, um die Leistung Ihrer Teile bei realen Anwendungen zu bewerten oder um kleine Auflagen für Beta- oder Validierungstests herzustellen. Außerdem hilft Rapid Tooling bei der Fehlerbehebung im Fertigungsprozess, bevor in teure Produktionswerkzeuge investiert wird.

Und als ob das noch nicht genug ist, bietet Rapid Tooling die Möglichkeit, Maßanfertigungen oder Kleinserien von Endverbrauchsteilen über traditionelle Fertigungsverfahren herzustellen, die mit konventioneller Werkzeugbestückung einfach unerschwinglich wären. So testen Hersteller den Markt für neue Produkte, bieten eine größere Produktauswahl an oder individualisieren die Teile entsprechend der Wünsche und Bedürfnisse ihrer Kunden.

Übersicht Rapid Tooling vs. konventionelle Werkzeugbestückung

Anwendungsbereiche des Rapid Tooling

Rapid Tooling unterstützt eine ganze Reihe herkömmlicher Fertigungsverfahren bei der Produktion von Kunststoff-, Silikon- oder Kautschukteilen, bei Verbundwerkstoffen und selbst bei Metallteilen.

Herstellung von Kunststoffteilen:

• Spritzguss
• Thermoformen
• Guss
• Umspritzung und Insert-Molding
• Formpressen

Herstellung von Silikon- oder Kautschukteilen:

• Spritzguss
• Guss
• Umspritzung und Insert-Molding
• Formpressen

Herstellung von Verbundwerkstoffteilen:

• Thermoformen
• Formpressen
• Umformung

Herstellung von Metallteilen:

• Guss
• Blechumformung

Die verschiedenen Rapid-Tooling-Verfahren lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: direkte und indirekte Werkzeugbestückung. Die indirekte Werkzeugbestückung fertigt Urmodelle zur Herstellung von Formen oder Werkzeugen, mit denen dann das letztendliche Werkzeug hergestellt wird. Dem gegenüber erstellt bei der direkten Werkzeugbestückung eine Maschine oder ein 3D Drucker die eigentliche Form, den Werkzeugaufsatz oder das Werkzeug selbst, mit dem das Endbauteil hergestellt wird.

Herstellung von Rapid Tooling

Die beliebtesten und geläufigsten Verfahren zur Herstellung von Rapid Tooling sind 3D Druck und Zerspanung. Vergleichen wir einmal beide Optionen, um die richtige Lösung zu finden für die Anwendung, das Fertigungsverfahren, die Produktionsmenge und alle weiteren Faktoren.

Rapid Tooling mit 3D Druck

3D Druck ist die schnellste und erschwinglichste Produktionsmöglichkeit für das Rapid Tooling einer Vielzahl von Anwendungen. Wie wir bei den vorherigen Beispielen gesehen haben, nutzen direktes und indirektes Rapid Tooling den 3D Druck auf unterschiedliche Weise, um für vielfältige Fertigungsverfahren funktionsfähige Werkzeuge herzustellen, beispielsweise Gussformen, Modelle oder Presswerkzeuge.

Unter den verschiedenen 3D Druckprozessen bieten SLA-Drucker die vielseitigsten Lösungen zur Werkzeugbestückung. SLA-Druckteile sind präzise, wasserdicht, haben eine glatte Oberfläche ideal für Gussformen und bilden bei Formen und Modellen auch kleinste Details ab.

Die Hochleistungsmaterialien fügen sich leicht in industrielle Arbeitsabläufe ein. Mit ihnen werden starke, glatte, hochdetaillierte Formen und Modelle gefertigt, mit denen sich Hunderte bis Tausende von Teilen herstellen lassen.

SLA-Drucker machen betriebsinternes Rapid Tooling zugänglicher denn je. Eine 3D Druckstation kann auch mit einem begrenzten Budget leicht betriebsintern eingerichtet und unterhalten werden. So erstellen Unternehmen ihr Rapid Tooling in unter 24 Stunden und iterieren ihre Designs schneller als mit jedem anderen Prozess.

Zerspanung

Zerspanung ist eines der geläufigsten Verfahren zur Herstellung konventioneller Werkzeugbestückung wie Hard Tooling, lässt sich aber auch für Rapid Tooling einsetzen. Statt aus langlebigen Metallen wie Stahl oder Nickellegierungen wird Rapid Tooling meistens aus Werkzeugplatten, Holz, Kunststoff oder Aluminium zerspant.

Gegenüber 3D-gedruckter Werkzeugbestückung ist die Zerspanung weicher Materialien manchmal effizienter für großformatige Werkzeuge und sehr einfache Geometrien. Doch mit zunehmender Designkomplexität steigt der Arbeitsaufwand schnell. Werkzeugbestückung aus Aluminium ist langlebiger und wird allgemein für kleine oder mittelgroße Produktionsmengen verwendet, insbesondere beim Spritzguss.

Zerspanungsgeräte sind teurer und benötigen sachkundiges Fachpersonal. Die betriebsinternen Arbeitsabläufe sind verglichen mit 3D Druckern komplex, besonders bei Einzelstücken wie den verschiedenen Prototypiterationen beim Rapid Tooling. Deshalb lagern viele Unternehmen die Zerspanung an Dienstleister aus, was jedoch oft wochenlange Durchlaufzeiten nach sich zieht und somit den ?Rapid?-Aspekt eliminiert.

Vergleich der Fertigungsverfahren für Rapid Tooling

Rapid Tooling aus dem 3D Drucker

Rapid Tooling lässt sich nahtlos in viele traditionelle Fertigungsprozesse integrieren. Der Arbeitsablauf unterscheidet sich etwas, abhängig vom jeweiligen Fertigungsverfahren, umfasst jedoch im Allgemeinen die folgenden Schritte:

Quelle Artikel: https://formlabs.com/de

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Kombiniere Rapid Tooling aus dem 3D Drucker mit traditionellen Herstellungsverfahren, um bessere Flexibilität, Agilität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz in Ihrem Produktionsprozess zu erreichen. Validiere deine Designs und Materialwahl, noch bevor du zur Massenproduktion übergehest, und produziere individualisierte Endverbrauchsteile oder Sondereditionen.

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