Die Anforderungen an industrielle Fertigungsprozesse haben sich in den vergangenen Jahren deutlich verändert. Kürzere Entwicklungszyklen, steigende Variantenvielfalt und ein hoher Kostendruck erfordern flexible und zeiteffiziente Produktionsmethoden.
Die klassische Werkzeugherstellung mit Stahlformen ist für diese Rahmenbedingungen häufig nur eingeschränkt geeignet, da sie mit langen Lieferzeiten und hohen Investitionskosten verbunden ist.
Rapid Tooling bietet hier eine Alternative. Durch verkürzte Werkzeuglaufzeiten ermöglicht es eine schnellere Umsetzung von Produktideen und eine frühzeitige Fertigung seriennaher Bauteile. Besonders im Bereich von Vorserien und Kleinserien hat sich Rapid Tooling als praktikable Lösung etabliert.
Abgrenzung zur konventionellen Werkzeugherstellung
Konventionelle Spritzgusswerkzeuge werden in der Regel aus gehärtetem Stahl gefertigt und sind auf sehr hohe Stückzahlen ausgelegt. Die Herstellung ist aufwendig und erfordert umfangreiche Abstimmungs- und Bearbeitungsschritte. Entsprechend lang sind die Durchlaufzeiten.
Rapid Tooling im Spritzguss Formenbau von GMS-24 setzt dagegen auf vereinfachte Werkzeugkonzepte mit kürzeren Fertigungszeiten. Dabei kommen CNC-bearbeitete Aluminiumformen zum Einsatz. Diese werden direkt aus den CAD-Daten gefertigt und erlauben eine zügige Umsetzung ohne die Komplexität klassischer Serienwerkzeuge.
Der Vorteil liegt weniger in maximalen Standzeiten als vielmehr in der Kombination aus Geschwindigkeit, Kostenkontrolle und ausreichender Werkzeuglebensdauer für begrenzte Stückzahlen.
Rapid Prototyping und Rapid Tooling – unterschiedliche Zielsetzungen
Für die Einordnung ist eine klare Trennung zwischen Rapid Prototyping und Rapid Tooling sinnvoll:
- Rapid Prototyping beschreibt Verfahren, bei denen Bauteile direkt aus digitalen Datensätzen hergestellt werden. Diese eignen sich vor allem für Designüberprüfungen, Funktionsmuster oder frühe Entwicklungsphasen.
- Rapid Tooling bezeichnet die Herstellung eines Werkzeugs, mit dem anschließend spritzgegossene Bauteile produziert werden. Diese Teile bestehen aus Serienmaterialien und weisen vergleichbare mechanische und thermische Eigenschaften wie spätere Serienprodukte auf.
Rapid Tooling wird daher häufig eingesetzt, wenn Bauteile unter realen Einsatzbedingungen getestet oder in begrenzter Stückzahl genutzt werden sollen.
Aluminiumformen im Spritzguss
Aluminium wird im Rapid Tooling aufgrund seiner guten Zerspanbarkeit und Wärmeleitfähigkeit eingesetzt. Die Werkzeugfertigung erfolgt konventionell mittels CNC-Bearbeitung. Kühlkanäle werden gefräst und an die jeweilige Bauteilgeometrie angepasst.
Im Vergleich zu Stahlformen weisen Aluminiumwerkzeuge geringere Standzeiten auf, sind jedoch für Vorserien und Kleinserien ausreichend dimensioniert. Durch geeignete Werkzeugauslegung und Prozessführung lassen sich stabile Spritzgussprozesse und reproduzierbare Bauteilqualitäten erreichen.
Auch hinsichtlich der Oberflächenqualität erfüllen Aluminiumformen die Anforderungen vieler technischer und sichtrelevanter Anwendungen. Eine zusätzliche Nachbearbeitung kann je nach Bauteilanforderung vorgesehen werden.
Einordnung additiver Werkzeugkonzepte
Additiv gefertigte Werkzeuge werden in der Industrie diskutiert und in bestimmten Anwendungsfällen eingesetzt. Sie bieten Vorteile bei sehr komplexen Geometrien oder experimentellen Designs, sind jedoch nicht in allen Fällen wirtschaftlich oder prozessstabil.
GMS-24 setzt daher auf konventionell gefertigte Aluminiumformen, da diese im industriellen Umfeld eine bessere Reproduzierbarkeit, kürzere Zykluszeiten und eine höhere Prozesssicherheit bieten. Additive Werkzeugkonzepte werden in diesem Zusammenhang als alternative Industrieansätze betrachtet, jedoch nicht als Bestandteil des eigenen Leistungsportfolios.
Wirtschaftliche Einsatzbereiche von Rapid Tooling
Rapid Tooling ist insbesondere dann sinnvoll, wenn:
- begrenzte Stückzahlen benötigt werden
- Bauteile unter seriennahen Bedingungen getestet werden sollen
- Produktanpassungen zu erwarten sind
- kurze Entwicklungszeiten erforderlich sind
Typische Anwendungen sind Vorserien zur Prozessabsicherung, funktionale Prototypen sowie Kleinserienfertigungen. Die geringeren Werkzeugkosten und kürzeren Lieferzeiten ermöglichen eine frühe Bewertung von Bauteilen und reduzieren das Risiko späterer Serieninvestitionen.
Zusammenfassung
Rapid Tooling stellt eine praxisorientierte Ergänzung zur klassischen Werkzeugherstellung dar. Durch den Einsatz CNC-bearbeiteter Aluminiumformen lassen sich Spritzgusswerkzeuge innerhalb kurzer Zeit realisieren, die für Vorserien und Kleinserien geeignet sind. Die Technologie bietet eine ausgewogene Kombination aus Fertigungsgeschwindigkeit, technischer Qualität und wirtschaftlicher Umsetzbarkeit, ohne den Anspruch einer vollwertigen Serienwerkzeuglösung zu erheben.
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