Der Formenbau als Basis für die Fertigung
Formenbau ist der gängige Oberbegriff für die Herstellung von Formen zur Fertigung von Gussteilen, die sowohl aus Metall, als auch aus Kunststoff bestehen können. Grundsätzlich spielt im Formenbau von beispielsweise Steinhauser Formenbau die Herstellung von Positiv- und Negativform eine zentrale Rolle. Das bedeutet, dass zur Herstellung eines Urmodells oder einer Urform eine Negativform zum Ausgießen hergestellt wird. Die ursprüngliche Form, die mit Hilfe von Steinformen begann, hat sich mittlerweile sehr grundlegend verändert. Man spricht in der Industrie auch vom Werkzeug- und Formenbau, da die Formen oftmals als Werkzeuge für z.B. Spritzgussteile zum Einsatz kommen. Ziel ist es eine Urform, die für die Prototypenfertigung eingesetzt werden kann.
Heutzutage werden die Geometriedaten entweder von vorhandenen Modellen gescannt, oder in einem CAD/CAM-System idealerweise im drei dimensionalen Raum(3D)erstell. Die so erzeugten Geometriedaten, das Rechnermodell, stellen dann die Basis für die Fertigung der Formen dar. Der gesamte Prozess, bis zur endgültigen Nullserie, ist extrem aufwendig und teuer.
Deshalb liegt genau hier ein immenses Einsparpotential, das durch die neuen Technologien genutzt wird. Wenn die Daten einmal vorhanden sind, stellen Änderungen, sogenannte Revisionen der jeweiligen Form keinen großen Aufwand mehr dar, da man darauf aufsetzen kann. Darüber hinaus sind somit Herstellungen von Formen machbar, die konventionell nicht möglich waren, wegen so genannter Hinterschneidungen. Mit Verfahren wie der Stereolithografie, die zum Einsatz kamen, erlebten sowohl zuständige Entwicklungsabteilungen, als auch der gesamte mittelständische Formenbau eine noch nicht da gewesene Entwicklungsgüte, die auch Additive Fertigung genannt wird. Die Stereolithographie (STL)-Schnittstelle ist die entstandene Standardschnittstelle, die auch im 3D-Druck eine Rolle spielt. Auf diese Art und Weise komme ich zeit- und vor allem auch kostensparend zu meiner Urform. Die Modelle müssen aber genau im CAD-System konstruiert werden, damit der Präzise Schichtaufbau aus dem Basismaterial möglich ist. Viele Branchen, die von komplexen Modellen oder Formen leben, wie z.B. die Medizintechnik haben hier einen riesigen Wachstumsschub erfahren, da die komplexesten Bauteile hergestellt werden konnten. Überall dort, wo aufwendige 3D-Formen gefragt sind, kommt der 3D-Druck mittlerweile zum Einsatz, natürlich auch in der Automobil- und deren Zulieferindustrie, da durch die standardisierte STL-Schnittstelle die vorgelagerten Konstruktionsdaten systemunabhängig sind. Das bedeutet, dass es egal ist, welche CAD-System als Input genutzt wird. Das Verfahren funktioniert auch bei einem Scan vorhandener Formen und der jeweiligen Übergabe im STL-Format an den 3D-Drucker. Die komplexen Flächenverläufe sind in beiden Fällen in einem Rechnermodell verfügbar.
Abgerundet wird der Prozess durch Verfahren, die genaue Simulationen und Berechnungen erfordern, um die Festigkeit und Verformung der Bauteile zu ermitteln. Man spricht hier von der so genannten Finite-Elemente-Methode(FEM), mit Hilfe derer eine Festigkeits- und Verformungsanalyse komplexer Formen umgesetzt wird. Abschließend möchte ich nochmals betonen, dass diese Neuerungen nur durch die konsequente Nutzung und von digitalen Daten möglich wird.
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