Im Zusammenhang mit den Einsatzmöglichkeiten für den 3D Druck ist sehr häufig von Rapid Prototyping die Rede, wesentlich seltener auch von Rapid Tooling. Uns scheint es daher an der Zeit, einen genauen Blick auf die Frage zu werfen, worin sich beide Verfahren unterscheiden.
Was genau ist Rapid Prototyping?
Wörtlich übersetzt meint Rapid Prototyping „schneller Modellbau“. Dabei firmiert dieser Begriff als Überbegriff für verschiedene Verfahren zur schnellen Herstellung von Musterbauteilen (also Prototypen) auf der Basis von Konstruktionsdaten. Da die meisten Rapid-Prototyping-Verfahren dem 3D Druck zuzurechnen sind, werden beide Begriffe mitunter synonym verwendet, auch wenn 3D Druck für vielen weiteren Anwendungen genutzt wird.
Was hingegen ist Rapid Tooling?
Im Unterschied zum Rapid Prototyping ist Rapid Tooling definitionsgemäß immer mit dem 3D Druck verbunden. Unter Rapid Tooling (= schneller Werkzeugbau) versteht man nämlich die Fertigung von Werkzeugen oder Werkzeugteilen mittels 3D Druck. Rapid Tooling ist damit eine spezielle Form des Werkzeug- und Formenbaus und betrifft insbesondere die Fertigung von Kunststoffspritzwerkzeugen. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass im Rapid Tooling immer die Herstellung von Formen oder testfähigen Formmodellen im Vordergrund steht.
3D Activation besitzt bereits seit Jahren Erfahrungen im Rapid Tooling und konnte bereits zahlreiche Werkzeuge und Werkzeugformen für Kunden anfertigen.
Welche Vorteile bietet Rapid Tooling?
Ein wesentlicher Vorzug von Rapid Tooling liegt in der schnellen und vor allem werkzeuglosen Fertigung von Werkzeugen oder Werkzeugteilen. Damit einher geht eine einfache Reproduzierbarkeit der benötigten Werkzeuge, welche wiederum eine verringerte Lagerhaltung mit sich bringt.
Darüber spielt jedoch noch ein weiterer Aspekt eine Rolle für den Einsatz von Rapid Tooling im Werkzeug- und Formenbau: Auf diesem Wege wird es nämlich möglich, interne konturnahe Kühlkanäle in die so entstehenden Werkzeuge oder Werkzeugeinsätze zu integrieren.
Verbesserte Kühlleistungen dank Rapid Tooling
Im Unterschied zu Werkzeugen aus Vollmaterial zeichnen sich diese Werkzeuge oder Werkzeugeinsätze durch deutlich verbesserte Kühlleistungen aus. Diese Reduzierung der Kühlleistungen ermöglicht zum einen reduzierte Zykluszeiten. Andererseits lässt sich auf diesem Wege der thermische Verzug reduzieren, was wiederum eine verbesserte Bauteilqualität mit sich bringt.
Kombination aus Kühlung und Temperierung möglich
Dank Rapid Tooling lassen sich auch Kombinationen aus konturnaher Kühlung und Temperierung in einem Werkzeug integrieren. So lassen sich additiv etwa problemlos Staubsauger-Oberteile fertigen, in denen sowohl beheizte als auch gekühlte Zonen integriert sind. In diesen Fällen spricht man von „thermischer Differenzierung“ im Werkzeug.
Anwendungen und Beispiele für Rapid Tooling
Oldtimer-Ersatzteile
Für die Fertigung von Oldtimer-Ersatzteilen erweist sich Rapid Tooling als das ideale Verfahren. Dies hängt damit zusammen, dass sich der konventionelle Werkzeugbau in diesem Bereich als ausgesprochen zeit- und kostenaufwändig erweist. Erst mit hohen Stückzahlen würde sich die konventionelle Fertigung als wirtschaftlich erweisen. Der Bedarf im Bereich der Oldtimer-Ersatzteile bringt es dagegen mit sich, dass diese meist nur in kleinen Stückzahlen benötigt werden. Gerade diese lassen sich additiv vergleichsweise günstig fertigen. Auch höhere Einzelstückkosten im Vergleich zur konventionellen Fertigung lassen sich dabei in Kauf nehmen.
Absteck- und Fräsvorrichtungen
Auch für Absteck- und Fräsvorrichtungen eignet sich Rapid Tooling hervorragend. Hier zeigt sich insbesondere die in der additiven Fertigung mögliche Designfreiheit. Diese ermöglicht es nämlich, die gewünschten Geometrien sehr präzise, und dabei zugleich kosteneffizient zu fertigen.
Werkzeugeinsätze
Tatsächlich werden im Rapid Tooling vor allem Werkzeugeinsätze (Kavitäten) oder Schieberelemente erzeugt. Das gesamte Werkzeug entsteht durch Zusammenbau der Einsätze und Standardkomponenten oder Einsätzen wie bei einer herkömmlichen Werkzeugfertigung).
Fertigung verschiedener Werkzeuge
Für Rapid Tooling kommen unter anderem folgende Anwendungen in Frage: Tiefziehwerkzeuge für Dünnschicht-Kunststoffteile (Vakuumformverfahren); Spritzgusswerkzeuge; Presswerkzeuge für weiche und harte Materialien (z.B. Aluminiumblech); Ggf. auch Stanzwerkzeuge für Dünnmaterialien mit geringer Zugfestigkeit (Papier, Dickfolie, Kunststoff, MDF, Furnierholz)).
Rapid Prototyping und Rapid Tooling im 3D-Druck – Eine Gegenüberstellung
Im Bereich des 3D-Drucks sind Rapid Prototyping und Rapid Tooling zentrale Verfahren. Rapid Prototyping, oder schneller Modellbau, bezeichnet das schnelle Erstellen von Prototypen basierend auf Konstruktionsdaten. Es nutzt verschiedene Techniken, vorwiegend aus dem Bereich des 3D-Drucks, um Ideen schnell in greifbare Modelle umzusetzen. Rapid Prototyping ermöglicht es, Designiterationen zügig durchzuführen und die Produktentwicklung effizienter zu gestalten.
Rapid Tooling hingegen konzentriert sich auf die schnelle Herstellung von Werkzeugen oder Werkzeugteilen mittels 3D-Druck. Es ist eine spezielle Form des Werkzeug- und Formenbaus und wird besonders in der Fertigung von Kunststoffspritzwerkzeugen eingesetzt. Ein Hauptvorteil des Rapid Tooling liegt in der werkzeuglosen Fertigung, was eine vereinfachte Reproduzierbarkeit und reduzierte Lagerhaltung ermöglicht. Zudem lassen sich dank Rapid Tooling interne konturnahe Kühlkanäle in Werkzeuge integrieren, was die Kühlleistung verbessert und so zur Reduzierung von Zykluszeiten und thermischem Verzug beiträgt.
Beide Verfahren spielen eine wesentliche Rolle in der modernen Fertigung und eröffnen neue Möglichkeiten in der Produktentwicklung und Werkzeugherstellung. Sie ermöglichen es Unternehmen, flexibel auf Marktanforderungen zu reagieren und Produkte sowie Werkzeuge schnell und kosteneffizient zu realisieren.
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