Was ist eine Druckgussform?
Eine Druckgussform – häufig auch Druckgusswerkzeug genannt – ist ein Werkzeug, in dem Bauteile aus einer metallischen Legierung ihre Geometrie erhalten. Sie besteht aus mehreren präzise aufeinander abgestimmten Komponenten, die gemeinsam den formgebenden Hohlraum bilden.
Neben der Bauteilgeometrie übernimmt das Werkzeug weitere Aufgaben: Es führt das flüssige Metall in die Kavität, unterstützt Entlüftung und Temperierung und ermöglicht die kontrollierte Entformung des erstarrten Bauteils. Aufbau und Auslegung richten sich deshalb nach Bauteil, Legierung, Gießprozess und geplanter Serienfertigung.
Wie funktioniert eine Druckgussform?
Beim Druckgießen wird flüssiges Metall unter Druck in die geschlossene Form eingebracht. Die Schmelze fließt über das Angusssystem in die Kavität, füllt den formgebenden Bereich und erstarrt im Werkzeug.
Anschließend öffnet sich die Form und das Bauteil wird entnommen oder ausgeworfen. Überläufe und Anguss werden im weiteren Produktionsprozess vom Bauteil getrennt. Damit dieser Ablauf reproduzierbar funktioniert, müssen Werkzeugauslegung, Formfüllung, Entlüftung, Temperierung, Trennebene und Entformung aufeinander abgestimmt sein.
Was unterscheidet Druckgussformen von Spritzgussformen?
Druckgussformen verarbeiten metallische Legierungen, während Spritzgussformen für Kunststoffschmelzen ausgelegt werden. Daraus ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an Werkzeugwerkstoffe, Konstruktion und Fertigung.
Druckgussformen sind anderen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Auch Angussführung, Überläufe, Entlüftung und Temperierung müssen an den metallischen Gießprozess angepasst werden. Die konstruktiven Grundfragen ähneln sich, die konkrete technische Umsetzung unterscheidet sich jedoch deutlich.
Das Bauteil bestimmt das Werkzeugkonzept
Ausgangspunkt jeder Druckgussform ist das später zu fertigende Bauteil. Seine Geometrie, Abmessungen, Wandstärken und Funktionsflächen beeinflussen den Werkzeugaufbau unmittelbar.
Trennebene und Entformungsrichtung müssen ebenso berücksichtigt werden wie Hinterschneidungen, Kerne oder Schieber. Anforderungen an sichtbare Flächen, Dichtbereiche, Befestigungspunkte oder nachgelagerte Bearbeitungen können zusätzliche Werkzeugfunktionen erforderlich machen. Auch Legierung, geplanter Serienumfang und vorgesehene Druckgießmaschine fließen in die Auslegung ein.
Welche Faktoren bestimmen das Werkzeugkonzept?
Für die Auslegung einer Druckgussform sind insbesondere folgende Angaben relevant:
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Bauteilgeometrie und Bauteilgröße
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vorgesehene Legierung
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Wandstärken und Materialverteilung
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geplante Jahresmenge oder Losgröße
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Anzahl der benötigten Kavitäten
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Trennebene und Entformungsrichtung
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erforderliche Kerne, Schieber oder andere Werkzeugbewegungen
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Angussführung, Überläufe und Entlüftung
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Temperierungs- und Kühlkonzept
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Anforderungen an Oberflächen und Funktionsbereiche
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vorgesehene Druckgießmaschine und bekannte Maschinenparameter
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erwartete Einsatzdauer und Anforderungen an die Instandhaltung
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Prüf-, Freigabe- und Dokumentationsanforderungen
Diese Informationen bilden die Grundlage für ein Werkzeug, das zu Bauteil, Gießprozess und vorgesehenem Produktionseinsatz passt.
Wie wird eine Druckgussform hergestellt?
Die Herstellung beginnt mit der Analyse des Bauteils und der konstruktiven Auslegung des Werkzeugs. Dabei werden unter anderem Formeinsätze, Schieber, Kerne, Angussbereiche, Überläufe, Entlüftung und Temperierung berücksichtigt.
Nach der Konstruktion werden Bearbeitungsstrategien geplant und die erforderlichen CAM-Programme erstellt. Abhängig von Geometrie und Funktion kommen HSC-Fräsen, Senkerodieren, Drahterodieren, Schleifen und manuelle Feinbearbeitung zum Einsatz. Anschließend werden die Komponenten geprüft, montiert und für die weitere Abstimmung vorbereitet.
Konstruktion, Fertigung und Messtechnik bei TIMM
TIMM verbindet Werkzeugkonstruktion, CAM-Planung, Präzisionsfertigung und Messtechnik innerhalb eines abgestimmten Ablaufs. Konstruktive Entscheidungen können dadurch frühzeitig mit den Möglichkeiten der Bearbeitung und späteren Prüfung abgeglichen werden.
Für besonders präzisionsrelevante Fertigungs- und Messaufgaben steht bei TIMM ein klimatisierter Bereich zur Verfügung. Die Messtechnik unterstützt dort die Kontrolle relevanter Maße und Fertigungsstände unter definierten Bedingungen.
Bei Änderungen an bestehenden Komponenten kann der Ausgangszustand erfasst und die geometrische Veränderung nach der Bearbeitung nachvollzogen werden. Der erforderliche Prüf- und Dokumentationsumfang wird projektbezogen festgelegt.
Welche Rolle spielen Anguss, Entlüftung und Temperierung?
Anguss, Entlüftung und Temperierung beeinflussen gemeinsam, wie das flüssige Metall die Kavität füllt und unter welchen Bedingungen das Bauteil im Werkzeug erstarrt.
Das Angusssystem führt die Schmelze in den formgebenden Bereich. Seine Auslegung muss zur Bauteilgeometrie, Legierung und vorgesehenen Gießmaschine passen. Überläufe und Entlüftungsbereiche unterstützen den kontrollierten Füllvorgang und ermöglichen das Entweichen verdrängter Luft und Prozessgase.
Die Temperierung beeinflusst die Wärmeführung innerhalb des Werkzeugs. Lage und Ausführung der Temperierbereiche werden deshalb zusammen mit Bauteilgeometrie, Werkzeugaufbau und Prozessanforderungen betrachtet.
Falls Ergebnisse einer Druckgusssimulation vorliegen oder eine Simulation projektbezogen vereinbart wird, können diese Informationen in die Bewertung von Formfüllung, Wärmehaushalt und Werkzeugkonzept einbezogen werden.
Wann ist eine neue Druckgussform sinnvoll – und wann eine Änderung oder Reparatur?
Ob eine neue Druckgussform benötigt wird oder ein bestehendes Werkzeug geändert werden kann, hängt vom Zustand des Werkzeugs und vom Umfang der neuen Anforderungen ab.
Eine Änderung kann sinnvoll sein, wenn die vorhandene Werkzeugbasis technisch geeignet ist und sich die erforderliche Anpassung klar eingrenzen lässt. Das kann beispielsweise bei Bauteiländerungen, konstruktiven Korrekturen oder der Überarbeitung einzelner Werkzeugkomponenten der Fall sein.
Eine neue Form kommt insbesondere dann in Betracht, wenn sich Bauteilgeometrie, Prozessanforderungen oder Werkzeugkonzept grundlegend verändern oder die bestehende Werkzeugbasis die geplante Aufgabe nicht mehr sinnvoll abbildet.
Vor der Entscheidung sollten Werkzeugzustand, Änderungsumfang, vorhandene Dokumentation und Anforderungen der zukünftigen Serie gemeinsam geprüft werden. TIMM legt den möglichen Bearbeitungs- und Prüfaufwand deshalb anhand des konkreten Werkzeugs fest.
Wovon hängen die Kosten einer Druckgussform ab?
Die Kosten ergeben sich aus dem konstruktiven, fertigungstechnischen und prüftechnischen Aufwand des jeweiligen Projekts. Einfluss haben insbesondere Bauteilgröße und Komplexität, Kavitätenzahl, erforderliche Kerne und Schieber, Anguss-, Überlauf- und Entlüftungskonzept, Werkzeugwerkstoffe, Temperierungsbereiche sowie Anforderungen an Oberflächen und Funktionsflächen.
Auch Fertigungs-, Montage-, Mess- und Dokumentationsaufwand sowie vorhandene Projektvorgaben können den Umfang beeinflussen. Eine belastbare Einschätzung ist daher erst möglich, wenn Bauteildaten und Fertigungsanforderungen gemeinsam betrachtet wurden.
Welche Daten benötigt TIMM für ein Angebot?
Für eine erste technische Bewertung sind möglichst folgende Informationen hilfreich:
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3D-CAD-Daten des Bauteils
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Zeichnungen, sofern vorhanden
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vorgesehene Legierung
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geplante Jahresmenge oder Losgröße
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vorgesehene Druckgießmaschine
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bekannte Maschinen- oder Prozessvorgaben
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Anforderungen an Oberfläche, Funktion und kritische Maße
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Informationen zu nachgelagerten Bearbeitungs- oder Montageschritten
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Prüf-, Freigabe- und Dokumentationsanforderungen
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gewünschter Projektstart oder Terminrahmen
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vorhandene Werkzeug-, Simulations- oder Projektvorgaben
Bei Änderungen oder Reparaturen werden zusätzlich Werkzeugdaten, vorhandene Zeichnungen, der aktuelle Werkzeugzustand und eine Beschreibung der gewünschten Anpassung benötigt.
Sollten noch nicht alle Angaben vorliegen, kann die Aufgabenstellung zunächst auf Grundlage des aktuellen Entwicklungsstands besprochen werden.
Häufige Fragen zu Druckgussformen
Für welche Werkstoffe baut TIMM Druckgussformen?
TIMM baut Druckgussformen für Zink-, Aluminium- und Magnesiumdruckguss. Auch Sonderfälle wie eine Form für Bleidruckguss wurden bereits umgesetzt.
Worin unterscheidet sich eine Druckgussform von einer Spritzgussform?
Druckgussformen sind deutlich höheren Temperaturen und Temperaturwechseln ausgesetzt. Stahlauswahl, Wärmebehandlung, Temperierung und Entlüftung werden deshalb anders ausgelegt als bei Spritzgussformen.
Welche Stähle werden für Druckgussformen eingesetzt?
Für Formeinsätze und konturgebende Teile setzt TIMM standardmäßig 1.2343 ESU ein – einen im Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren nachbehandelten Warmarbeitsstahl. Seine höhere Reinheit und Gleichmäßigkeit machen ihn zäher und widerstandsfähiger gegen die ständigen Temperaturwechsel im Druckguss. Je nach Anforderung werden auch andere Warmarbeitsstähle wie 1.2344 eingesetzt.
Wie groß können Druckgussformen bei TIMM sein?
Bis 800 × 1.000 mm Grundfläche und bis 4 Tonnen Gewicht.
Konstruiert TIMM die Druckgussform selbst?
Ja. Konstruktion und CAM-Programmierung erfolgen im eigenen Haus durchgängig in Cimatron. Fertigung und Messtechnik bauen dadurch auf denselben 3D-Daten auf.
Druckgussform für Ihr Projekt anfragen
Sie planen ein technisches Druckgussbauteil, benötigen eine neue Form oder möchten ein bestehendes Werkzeug ändern beziehungsweise instand setzen? Beschreiben Sie uns Ihr Projekt und die verfügbaren Rahmendaten.
Wir prüfen die Aufgabenstellung und klären mit Ihnen, welche technischen Informationen für die weitere Werkzeugauslegung oder Bearbeitung erforderlich sind.