Rapid Tooling

Der Begriff Rapid Tooling bedeutet so viel wie „schneller Werkzeugbau“ und ist ein Oberbegriff für verschiedene Verfahren, bei denen in der Regel Werkzeugbestandteile und -einsätze sowie Kerne und Kavitäten schnell hergestellt werden können. Das Rapid Tooling ist ein Anwendungsgebiet der additiven Fertigungsverfahren (AM, Englisch: additives Manufacturing), bei denen im Schichtbauverfahren Werkteile und Objekte dreidimensional entstehen. Das Rapid Tooling zählt in der industriellen Produktherstellung aktuell zu einer der bedeutsamsten Entwicklungen, insbesondere aufgrund der hervorragenden Zeit- und Materialeffizienz.

Die Verfahren des Rapid Toolings

Das Rapid Tooling lässt sich in die zwei Unterebenen Direct Tooling und Prototype Tooling aufgliedern. Beim Direct Tooling werden einsatzfähige Werkzeuge in Serienqualität hergestellt, während beim Prototype Tooling Versuchsmodelle angefertigt werden. Diese Versuchsmodelle sind in der Regel ebenfalls funktionsfähig, dienen aber vorrangig dazu, um potenzielle Fehlerquellen eines neu entwickelten Bauteils zu entdecken. Voll belastbar sind anschließend im Direct Tooling hergestellte Komponenten.

Rapid Tooling bei FKM

FKM wendet für das Rapid Tooling die beiden Verfahren SLS und SLM an. SLS, als das selektive Lasersintern, baut Thermoplaste in Pulverform im Schichtbauverfahren zum dreidimensionalen Objekt auf. Beim SLM, dem selektiven Laserschmelzen, passiert das Gleiche – allerdings auf Basis verschiedener Metallpulver. Vorteil der beiden Verfahren ist die werkzeuglose Herstellung von Werkzeugkomponenten. Im Gegensatz zur spanenden Verarbeitung fällt kaum Materialabfall an, was eine enorme Kostenersparnis bedeutet. Auch sind die Kosten nicht mehr abhängig von der Komplexität des zu druckenden Objekts. Ausschließlich das Materialvolumen und die Abmessungen des zu druckenden Objekts dienen als Berechnungsgrundlage. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Konstruktionsfreiheit der genannten Rapid-Tooling-Verfahren.

Die Vorteile des Rapid Toolings

Die Nutzung von additivem Manufacturing bietet die Möglichkeit, Objekte zeit- und materialeffizient herzustellen. Beim Rapid Tooling sind Kunststoffe, aber auch verschiedene Metalle Ausgangswerkstoff. Problemlos und ohne Mehraufwand werden dank der dreidimensionalen Schichtbauverfahren im Rapid Tooling komplexe geometrische Strukturen und Hohlräume oder Kühlkanäle innerhalb von Werkzeugkomponenten realisiert.

Materialien bei FKM für das Rapid Tooling

FKM verwendet verschiedene Metalle und Kunststoffe in Pulverform für das Rapid Tooling. Diese besitzen unterschiedliche Spezifikationen – je nach Einsatzgebiet und Art des zu druckenden Werkzeugteils. Metallpulver dienen als Ausgangmaterialien für das AM-Verfahren SLM. Thermoplaste, also Kunststoffe, bilden beim SLS-Verfahren den Werkstoff. In anderen Rapid-Manufacturing-Verfahren können auch Materialien wie Keramik und solche, die unter UV-Licht aushärten, verarbeitet werden.

Zu den Metallen, die für das Rapid Manufacturing geeignet sind und bei FKM vorliegen, zählen:

An Thermoplasten hat FKM folgende gelagert:

  • PA 12 (Natur / Weiß / Grau / mit Glas / mit Flammschutz/ mit Aluminium)
  • PA 11 (auch mit Carbon)
  • PA 6
  • TPU
  • PEEK

Anwendungsbereiche des Rapid Toolings

Das Hauptanwendungsgebiet des Rapid Toolings ist bereits in der Bezeichnung ersichtlich – die effiziente Herstellung von Werkzeugkomponenten. Dazu gehören allen voran Formwerkzeuge für Pressen oder Spritzgussmaschinen und Ähnliches. Gerade Komponenten, in denen konturnahe Kühlkanäle vonnöten sind, aber auch von Kavitäten für Spritzgussmaschinen sind einer der größten Kostenfaktoren, wenn sie spanend hergestellt werden, also herkömmlich via CNC-Fräse, Schleifen etc. Deshalb profitieren Unternehmen, die auf derartige Werkzeugteile angewiesen sind, enorm vom Rapid Tooling. Da komplexe Geometrien und innenliegende Hohlräume für dreidimensionale Druckverfahren keinerlei Arbeitserschwernis bedeuten, sind 3D-Druck-Verfahren zunehmend die erste Wahl bei der Herstellung von Werkzeugkomponenten.