Rapid Tooling

 
erstellt von: Mirjam Staudacher
erstellt am: 04.07.2006 geändert am: 10.01.2007 Modul-ID: 16252
Zu den Favoriten Modul bearbeiten Download des Moduls
Keywords

Einleitung

Der Begriff „Rapid Tooling“, was wörtlich übersetzt „schnelle Werkzeugfertigung“ bedeutet, wird in der Fertigungstechnik verwendet und bezeichnet die Herstellung von Werkzeugen durch den Einsatz neuer Technologien (z.B. Lasersintern). Diese weisen inzwischen fast dieselbe Festigkeit wie traditionell gefertigte Werkzeuge auf.
Hierbei werden folgende Technologien eingesetzt:
  • Metal Laminated Tooling (Werkzeugherstellung durch Laminierung von Metall)
  • Lasersintern (DMLS= Direct Metal Laser Sintering)
Meist wird Rapid Tooling zur Überprüfung der Funktionalität anhand von Bauteilen (die den zukünftigen Serienteilen so ähnlich wie möglich sein sollen) und zur kurzfristigen Fertigung von Kleinserien eingesetzt. Hierbei bestehen die Ziele aus der Überprüfung der aktuellen Konstruktion auf Funktion, der Verringerung von Konstruktionsfehlern, der Unterstützung weiterer Entscheidungen und der Herstellung von kleinen oder mittleren Stückzahlen eines Produkts.

Rapid Tooling wird hauptsächlich von Dienstleistern und Werkzeugbauern eingesetzt.

Technologien

Metal Laminated Tooling (MELATO)
Dies ist eine Technologie zur Erstellung von Werkzeugen und Produkten aus Stahl. Hierbei werden CAD-Module in parallele Querschnitte zerlegt, die dann auf Blechtafeln übertragen und mit dem Laser ausgeschnitten werden. Diese werden anschließend gestapelt und zusammengefügt. So entsteht am Ende das fertige Werkzeug. Beispielsweise lassen sich so in 10% der sonst benötigten Zeit voll funktionsfähige Prägewerkzeuge herstellen.

Es ist hierbei möglich, verschiedene Bleche von unterschiedlicher Dicke mit unterschiedlichen Materialien zu kombinieren. Damit können die Eigenschaften des Werkstücks noch verbessert werden und die Kontur noch genauer eingehalten werden.

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik betreibt Forschung auf diesem Gebiet mit dem Ziel, ihren Kunden bessere Problemlösungen zu bieten und das Verfahren kontinuierlich zu verbessern.

Lasersintern (DMLS)
Eine dünne Schicht aus Metallpulver wird auf einer Bauplattform aufgetragen und von einem Laser Schritt für Schritt gesintert. Der Vorgang wird von einem Computer kontrolliert, der die Daten schichtweise aus einem CAD-Programm ausliest und an die Sintermaschine überträgt. Dies ermöglicht den Aufbau komplexer Geometrien mit genauen Details in kurzer Zeit.

Hierbei werden Materialien verwendet, die entweder auf Bronze oder auf Stahl basieren.

Sintern= Verdichten pulverförmiger Stoffe durch Druck und Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes, wobei die Oberflächen der einzelnen Pulverkörner miteinander verschweißen.

Ausgangspunkt ist ein 3D Modell aus einem CAD-Programm.

Dieses 3D-Bild wird in Schnitte zerlegt, die genau die Kontur des Objekts nachzeichnen.

Das Pulver (hier Metall) für die Erzeugung des Werkzeugs befindet sich in einem Behälter. Der Laser scannt über dessen Oberfläche und zeichnet die Konturen nach.

An den Stellen, wo der Strahl des Lasers das Pulver trifft, wird das Pulver hart und formt so eine neue Schicht des Modells.

Die Plattform, auf der sich das Werkstück befindet, fährt Stück für Stück nach unten, bis sich allmählich das Modell herausbildet.

Zum Schluss hebt sich die Plattform wieder, um das Werkstück für die Nachbehandlung freizugeben.