Rapid Tooling im 3D Druck

Neben dem Rapid Prototyping, mit dem wir uns an dieser Stelle bereits beschäftigt hatten, gehört auch das Rapid Tooling zu den wichtigsten Anwendungen für den industriellen 3D Druck. Direkt übersetzt bedeutet Rapid Tooling eigentlich „schneller Werkzeugbau“. Konkret bezeichnet dieser Oberbegriff alle Fertigungsverfahren, bei denen Werkzeugeinsätze oder vollständige Werkzeuge direkt aus 3D-CAD-Daten gefertigt werden.

Dabei liegt der Fokus inzwischen eindeutig auf dem 3D Druck. Insbesondere das Selektive Lasersintern (SLS-Druck) mit Kunststoff (in der Regel mit Polyamid) und das Selektive Laserschmelzen (SLM-Druck) mit Metall haben sich in den vergangenen Jahren als die beiden wichtigsten 3D Druckverfahren im Rapid Tooling durchgesetzt.

Verfahrensbedingte Einschränkungen im konventionellen Werkzeugbau

Es hat sich gezeigt, dass der Werkzeugbau mit traditionellen, also substraktiven Fertigungsverfahren (wie etwa Fräsen oder CNC-Drehen) verfahrensbedingt gewissen Einschränkungen unterliegt. Kühlkanäle in Spritzguss-Werkzeugen können zum Beispiel mithilfe spanender Technologien nur gerade in das Material eingebracht werden. Dies bedeutet konkret, dass es umso schwieriger wird, die Kühlung präzise entlang der Kontur des Werkzeugs zu führen, desto komplexer die Geometrie eines Bauteils ist. Dieser Umstand kann die konventionelle Fertigung anspruchsvoller Werkzeuge äusserst Zeit- und Kosten-intensiv werden.

Rapid Tooling reduziert Zeit, Kosten und Fehlerquellen

Beides ändert sich mit der Nutzung von 3D Druck entscheidend. Da in der additiven Fertigung jedes Bauteil direkt aus CAD-Dateien gefertigt wird entfällt hierbei die Notwendigkeit zusätzlicher Werkzeuge. Damit wird nicht nur Zeitaufwand gespart, sondern zugleich auch das Fehlerrisiko in der Herstellung verringert. Rapid Tooling mittels additiver Fertigung bietet daher sowohl eine deutliche Zeitersparnis (daher schliesslich auch der Name) als auch eine Form-unabhängige Wirtschaftlichkeit.

Schichtweiser Aufbau ermöglicht optimale Anpassung

Der im 3D Druck gegebene schichtweise Aufbau des Bauteils ermöglicht es den Konstrukteuren zudem, die Kanäle zur Kühlung optimal an die Werkzeugform anzupassen und diese in gleichmässigen Abständen zur Bauteiloberfläche zu integrieren. Auf diese Weise lässt sich im Werkzeug eine äusserst homogene Oberflächentemperatur erzeugen, was die Wärmeabfuhr deutlich verbessert. Dies hat den Effekt, dass das Risiko unerwünschter Verformungen deutlich reduziert wird.

Designfreiheit ermöglicht optimierte Grundform

Eine der Stärke des 3D Drucks ist die in diesem Verfahren mögliche Designfreiheit, also die Möglichkeit, auch Formen zu fertigen, die konventionell in dieser Form kaum machbar wären. Dieser Effekt zeigt sich selbstverständlich auch im Rapid Tooling, in Gestalt bestmöglicher Grundformen, im Hinblick auf mechanische Belastungen. Eine Analyse der Topologie des Werkzeugs (und dessen entsprechende Optimierung) leistet dazu einen entscheidenden Beitrag.

 

Möchten Sie über 3D Druck News auf dem Laufenden bleiben?

3D PRINTING BLOG ABONNIEREN

Das könnte Sie auch interessieren

ALUMIDE – Die Hochzeit von Metall und Kunststoff

Als ein besonders spannendes Material für den 3D Druck möchten wir Ihnen he...

Mehr lesen

Use Case: 3D Druck und 3D Konstruktion im Anlagenb...

Auch heute möchten wir Ihnen wieder ein Anwendungsbeispiel von 3D Druck für...

Mehr lesen

Brauche ich einen eigenen 3D Drucker?

Nicht wenige unserer Kunden dürften sich gelegentlich die Frage stellen, ob...

Mehr lesen