Wie entsteht aus einem Bauteil ein Werkzeug?
Ausgangspunkt jeder Werkzeugentwicklung sind die Geometrie des Bauteils und die Anforderungen an seine spätere Funktion und Fertigung. Zunächst wird geprüft, ob das Bauteil im vorgesehenen Verfahren herstellbar ist und wie es aus dem Werkzeug entformt werden kann.
Aus dieser Bewertung entsteht das Werkzeugkonzept. Dabei werden unter anderem Trennebene, Formbereiche, Werkzeugbewegungen, Anguss, Temperierung und Schnittstellen zur vorgesehenen Maschine betrachtet. Anschließend wird das Werkzeug vollständig in 3D konstruiert.
Auf Grundlage der abgestimmten Konstruktion folgen CAM- und Fertigungsplanung. Bearbeitungsstrategien und Werkzeugwege werden festgelegt, bevor die Werkzeugkomponenten gefertigt und geprüft werden.
Welche Daten werden für die Werkzeugentwicklung benötigt?
Eine belastbare Werkzeugentwicklung setzt eindeutige Bauteil- und Prozessinformationen voraus. Dazu gehören insbesondere:
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3D-Daten und technische Zeichnungen
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Werkstoff beziehungsweise Legierung
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Funktions- und Qualitätsanforderungen
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Vorgaben zur Oberfläche
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geplante Stückzahl oder Jahresmenge
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Maschinen- und Prozessvorgaben
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Terminrahmen und vorhandene Projektrichtlinien
Bei Spritzguss- und Druckgussprojekten unterscheiden sich die relevanten Prozessdaten. Deshalb wird geprüft, welche Angaben für das jeweilige Verfahren und Bauteil erforderlich sind
Welche Rolle spielt die Simulation bei der Werkzeugentwicklung?
Simulationen können dazu beitragen, das Verhalten eines Bauteils oder Prozesses vor der Werkzeugfertigung besser zu beurteilen. Dadurch werden technische Zusammenhänge sichtbar, die sich allein aus der Geometrie nicht immer vollständig ableiten lassen.
Je nach Aufgabenstellung können beispielsweise Formfüllung, Verzug, thermische Einflüsse oder andere prozessrelevante Größen betrachtet werden. Welche Simulation sinnvoll ist, richtet sich nach Bauteil, Verfahren und konkreter Fragestellung.
Liegen Simulationsergebnisse vor oder wird eine Simulation projektbezogen vereinbart, können die Erkenntnisse in die konstruktive Bewertung des Bauteils und des Werkzeugkonzepts einfließen. Simulation ist dabei kein pauschaler Standardschritt für jedes Werkzeugprojekt.
Was wird bei der Werkzeugkonstruktion festgelegt?
In der Werkzeugkonstruktion wird definiert, wie Bauteilgeometrie, Fertigungsverfahren und Maschinenumgebung technisch zusammengeführt werden. Abhängig vom Projekt werden unter anderem folgende Punkte festgelegt:
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Trennebene und Entformungsrichtung
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Kavitäten und Formbereiche
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Schieber, Kerne und weitere Werkzeugbewegungen
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Anguss, Temperierung und Entlüftung
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Schnittstellen zur vorgesehenen Maschine
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Prüf- und Messanforderungen
Spritzguss- und Druckgusswerkzeuge stellen dabei unterschiedliche Anforderungen an Werkstoff, Belastung und Prozessführung. Diese Unterschiede werden bei der Auslegung berücksichtigt.
TIMM arbeitet durchgängig in 3D und nutzt Cimatron als zentrale CAD/CAM-Plattform. Dadurch können Konstruktion und nachfolgende Fertigungsplanung auf derselben geometrischen Grundlage aufbauen.
Wie wird aus der Konstruktion ein Fertigungsprozess?
Mit der freigegebenen CAD-Geometrie beginnt die CAM- und Fertigungsplanung. Für die einzelnen Werkzeugkomponenten werden Bearbeitungsstrategien, Werkzeugwege und geeignete Fertigungsverfahren festgelegt.
Je nach Geometrie und Aufgabe führt der Weg in das HSC-Fräsen, Senk- oder Drahterodieren, Schleifen und die manuelle Feinbearbeitung. Die Planung berücksichtigt dabei, wie die Bauteile aufgespannt, bearbeitet und anschließend geprüft werden.
Weitere Informationen zu den Verfahren finden Sie unter Produktion und Messtechnik.
Konstruktion und Fertigung bei TIMM
Bei TIMM wird die Konstruktion nicht losgelöst von der späteren Fertigung betrachtet. Kurze Abstimmungswege ermöglichen direkte Rückmeldungen aus Fertigung und Messtechnik. Änderungen können auf dieser Grundlage technisch bewertet und in den weiteren Projektablauf eingeordnet werden.
Werkzeugkomponenten werden konstruktiv so betrachtet, dass ihre spätere Bearbeitung, Montage und Prüfung berücksichtigt werden. Ziel ist ein Werkzeugkonzept, das sich nachvollziehbar in die Fertigung überführen lässt
Wenn das Bauteil eine besondere Werkzeuglösung verlangt
Nicht jede Bauteilgeometrie lässt sich mit einem Standardaufbau abbilden. Je nach Aufgabenstellung entwickelt TIMM projektspezifische Lösungen für komplexe Entformungen, bewegliche Werkzeugkomponenten oder mehrstufige Fertigungsprozesse.
Entscheidend ist, die Funktion des Bauteils, den vorgesehenen Prozess und den vorhandenen beziehungsweise geplanten Werkzeugaufbau gemeinsam zu betrachten.
Komplexe Entformung nachträglich gelöst
Bei einem bestehenden Spritzgusswerkzeug zeigte sich, dass das gefertigte Bauteil in der späteren Baugruppe nicht wie vorgesehen funktionierte. TIMM erweiterte das bestehende Werkzeug konstruktiv und integrierte zwei Faltkerne. Die erforderlichen Bewegungen wurden über hydraulisch betätigte Schieber und Zahnstangen umgesetzt.
Damit konnte die erforderliche Bauteilgeometrie im bestehenden Werkzeug realisiert werden, ohne das komplette Werkzeug neu aufzubauen.
Das Beispiel zeigt den grundsätzlichen Ablauf bei technisch anspruchsvollen Änderungen: Bauteilfunktion und Ursache verstehen, den vorhandenen Werkzeugaufbau bewerten und eine Lösung entwickeln, die sich in Werkzeug und Fertigungsprozess integrieren lässt
Spritzgussformen und Druckgussformen
Spritzgussformen
Für technische Kunststoffbauteile entwickelt und fertigt TIMM Spritzgussformen, deren Konzept auf Geometrie, Werkstoff und geplanter Serienfertigung basiert. Mehr über Spritzgussformen
Druckgussformen
Druckgusswerkzeuge werden auf metallische Legierung, Gießprozess sowie thermische und mechanische Belastungen ausgelegt. Mehr über Druckgussformen
Häufige Fragen zur Werkzeugentwicklung
Mit welcher Software arbeitet TIMM?
TIMM arbeitet durchgängig mit Cimatron – von der 3D-Werkzeugkonstruktion bis zur CAM-Programmierung. Konstruktion und Fertigungsplanung bauen dadurch auf denselben Daten auf, ohne Formatwechsel zwischen den Abteilungen.
Kann TIMM auch nur die Konstruktion übernehmen?
Ja. TIMM übernimmt auch reine Konstruktionsaufträge für Spritzguss- und Druckgussformen – ohne anschließenden Werkzeugbau. Sie erhalten die 3D-Konstruktion in einem gängigen Datenformat.
Wann sollte der Formenbau in ein Projekt eingebunden werden?
Möglichst früh – schon wenn die Bauteilgeometrie noch veränderbar ist. Dann lassen sich Entformung, Anspritzung und Trennebene so abstimmen, dass spätere Änderungen am Werkzeug vermieden werden.
Welche Informationen braucht TIMM für den Projektstart?
Für eine erste technische Bewertung helfen insbesondere 3D-Daten, Zeichnungen, Angaben zu Werkstoff oder Legierung, gewünschter Oberfläche, Funktions- und Qualitätsanforderungen, geplanter Stückzahl sowie vorhandenen Maschinen- und Prozessvorgaben.
Auch Terminrahmen, Prüfanforderungen und bereits festgelegte Projektstandards sollten frühzeitig benannt werden. Welche Informationen im Einzelnen benötigt werden, hängt vom Bauteil und dem vorgesehenen Verfahren ab.
Wir prüfen die Aufgabenstellung und klären mit Ihnen, welche technischen Informationen für die weitere Werkzeugentwicklung erforderlich sind