Rapid Tooling für den Spritzguss
Ein Schnellwerkzeug ist kein schlecht gemachtes Serienwerkzeug. Es ist eine andere Auslegung für eine andere Aufgabe, und wer den Unterschied kennt, kauft nicht das falsche. Wir bauen gefräste Aluminiumwerkzeuge und vorgestählte Brückenwerkzeuge und sagen unverblümt, welches Ihre Menge verlangt.
Kostenlose Beratung2 bis 3 Wochen
Aluminiumwerkzeug nach
25 Stück
Einstieg ab
500 bis 5.000 Schuss
Standzeit Aluminium
kostenfrei in 24 h
Auslegung
Materialien
| Sorte | Eigenschaften | Typische Anwendungen |
|---|---|---|
| Aluminium 6061-T651 | Wärmeleitfähigkeit um 165 W/(m·K), rund das Fünffache von Werkzeugstahl, hochschnittig zu bearbeiten und damit kurz in der Lieferzeit; nach dem Fräsen mit Harteloxal auf höhere Oberflächenhärte zu bringen | Kavitätsblöcke und Kerneinsätze für Muster und Kleinserie, Werkzeuge bis etwa 5.000 Schuss |
| Aluminium 7075-T6 | Fester und härter als 6061 bei etwas geringerer Wärmeleitfähigkeit, widersteht Verschleiß an Trennebene und Dichtkanten bei längeren Kleinserien besser | Läufe am oberen Rand der Aluminiumstandzeit, Teile mit tiefen Abscherrungen, Werkzeuge mit vielen Auswerferzyklen |
| Vergüteter Stahl 1.2312 (P20 mit Schwefel) | Anlieferung um 30 HRC, gut zerspanbar, deutlich verschleißfester als Aluminium an engen Abscherrungen und Dichtflächen | Brückenwerkzeuge bei abrasivem Inhalt oder tiefen Stufen sowie dort, wo das Maß über einige tausend Schuss hinaus stehen muss |
| Vergüteter Formstahl P20 | Etwa 28 bis 34 HRC über den Querschnitt, gleichmäßige Härte ohne Wärmebehandlung, gut zu polieren, Grundlage des Standard-Serienwerkzeugs | Serienwerkzeuge und die übliche Antwort, sobald die Menge ein Schnellwerkzeug ablöst |
| Gehärteter Einsatzstahl (H13 oder 1.2344) | 48 bis 52 HRC nach der Wärmebehandlung, gezielt als Einsatz an Verschleißstellen im Aluminiumwerkzeug statt als ganzes Werkzeug | Abscherrungen, schmale Dichtflächen, Gleitflächen und jede Stelle, an der Aluminium zuerst nachgibt |
| Auswerfer und Verschleißteile | Gehärtete Auswerferstifte, Buchsen und Verschleißplatten, eingebaut ins Aluminiumwerkzeug, damit weicher Grundwerkstoff nicht an sich selbst festläuft | jedes Aluminiumwerkzeug, denn dort heißt der Ausfallweg Verschleiß und Fressen an bewegten Flächen und nicht Riss |
Prozessparameter
| Parameter | Standardbereich |
|---|---|
| Lieferzeit Werkzeug aus Aluminium | 2 bis 3 Wochen |
| Lieferzeit Brückenwerkzeug aus Stahl | 3 bis 4 Wochen |
| Lieferzeit Serienwerkzeug aus Stahl | 4 bis 6 Wochen |
| Erwartete Standzeit Aluminium | 500 bis 5.000 Schuss nach Harz, Füllstoff und Teilegestalt |
| Erwartete Standzeit Brückenstahl | 10.000 bis 50.000 Schuss |
| Empfohlene Schräge bei Aluminium | 1,5 bis 3° je Seite, mehr als ein Stahlwerkzeug braucht |
| Kavitätenzahl im Schnellwerkzeug | eine Kavität Standard, 2 bis 4 wo die Menge es trägt |
| Größtes Formteil | bis 800 x 600 x 400 mm |
| Verfügbares Maschinenspektrum | 50 bis 800 T |
| Maßtoleranz | ±0,05 mm im Standard, enger nach Absprache an maßgeblichen Merkmalen |
Oberflächenbehandlungen
Oberfläche ab Fräser
Wie sie der Fräser hinterlässt, inklusive sichtbarer Werkzeugspuren. Für ein Funktionsteil im Vorlauf genügt das meist, und es hält das Schnellwerkzeug auf der kürzesten Lieferzeit. Steht das Aussehen zur Debatte, wird die Frässtrategie so gelegt, dass die Spuren von den sichtbaren Flächen wegwandern, statt nachträglich geschliffen zu werden.
Struktur nach VDI 3400
Auf Aluminium möglich, das Ätzverhalten weicht jedoch leicht von Stahl ab und fällt meist gröber aus. Die Narbung deckt außerdem Werkzeugspuren am Musterteil praktisch ab, dadurch ist sie im Schnellwerkzeug nützlicher als im Serienwerkzeug.
Glasperlenstrahlen
Gleichmäßiges Seidenbild mit Glas- oder Keramikkorn, einheitlich im Aussehen ohne Kosten und Zeit einer chemischen Ätzung. Häufig der beste Kompromiss für ein Kleinserienwerkzeug, wenn es auf das Aussehen ankommt, die Menge aber keine vollständige Narbung trägt.
Harteloxal (Hartanodisieren)
Elektrochemisch aufgebaute Oxidschicht mit Oberflächenhärte um HV 400 bis 600. Auf den verschleißenden Flächen eines Schnellwerkzeugs verlängert das die nutzbare Zeit spürbar; die Schicht trägt jedoch auf und muss in der Kavität berücksichtigt sein.
Gehärtete Einsätze an Verschleißstellen
Statt das ganze Werkzeug zu härten, kommen Einsätze aus H13 an Abscherrungen, Dichtflächen und Gleitkontakte. Das kostet geringfügig mehr als reines Aluminium und trifft genau die Stellen, an denen ein Schnellwerkzeug zuerst nachgibt, wirksamer als der Versuch, die ganze Kavität hart zu bekommen.
Grenzen beim Polieren von Aluminium
Aluminium nimmt eine Hochglanzpolitur nicht an und hält sie nicht, optische Güte ist damit nicht erreichbar. Die ehrliche Aussage lautet: Klare und optische Teile verlangen ein Werkzeug aus Stahl. Das sagen wir in der Auslegung und nicht, nachdem Sie zwei Wochen auf Teile gewartet haben, die das Ziel nicht treffen können.
Fertigungsgerechtes Design (DFM)
- Geben Sie mehr Schräge vor, als ein Stahlwerkzeug brauchte: Aluminium reibt stärker, und jedes Grad mehr senkt Auswerferkraft und Verschleiß
- Legen Sie Abscherrungen und Dichtflächen mit reichlich Radius an, scharfe Kanten geben in einem weichen Werkzeug zuerst auf
- Meiden Sie glasgefüllte Harze im Aluminiumwerkzeug, die Faser schmirgelt die Kavität aus und macht aus 5.000 Schuss deren 1.000
- Halten Sie die Wanddickenunterschiede klein, Aluminium führt Wärme schnell und ungleichmäßig ab, und diese Kombination bewegt Maße stärker als Stahl
- Setzen Sie an den Abscherrungen gehärtete Einsätze ein, statt darauf zu hoffen, dass der Grundwerkstoff durchhält, das tut er über einige tausend Zyklen meist nicht
- Beobachten Sie die Dauer der Werkzeugtemperatur bei Hochtemperaturharzen, Aluminium verliert Festigkeit deutlich früher als Stahl
- Planen Sie den Wechsel auf das Serienwerkzeug, bevor er drängt; ein Brückenwerkzeug am Ende seiner Zeit ist nicht dasselbe wie ein plötzlich versagendes
- Bleiben Sie einkavitätig, solange kein Grund dagegen spricht: Zusätzliche Kavitäten verteuern und rechnen sich bei kleiner Menge selten
- Frieren Sie die Konstruktion vor dem Stahlschnitt ein, und nehmen Sie hin, dass die Aluminiumstufe auch dazu da ist, Fehler zu Tage zu fördern
- Schon die CAD-Daten genügen, nach 24 Stunden liegt eine Empfehlung zur Werkzeugstrategie samt kostenloser Auslegung vor
Werkzeuge & Kapazität
| Typ | Lieferzeit | Geeignet für |
|---|---|---|
| CNC-gefrästes Aluminiumwerkzeug | 2 bis 3 Wochen | 25 bis 500 Stück, Vorlauf, Marktprobe, Los vor dem Konstruktionsstopp, Absicherung der Geometrie vor dem Serienwerkzeug |
| Aluminiumwerkzeug mit gehärteten Einsätzen | 2 bis 3 Wochen | 500 bis 5.000 Stück oder Teile mit tiefen Abscherrungen, bei denen reines Aluminium zuerst an den Kontaktstellen aufgibt |
| Brückenwerkzeug aus vergütetem Stahl | 3 bis 4 Wochen | 5.000 bis 50.000 Stück, glasgefüllte Harze, Teile mit anspruchsvollen Abscherrungen oder Toleranzen |
| Gehärtetes Stahl-Serienwerkzeug | 4 bis 6 Wochen | ab rund 20.000 Stück je Jahr auf eine Nummer, lange Programme, alles was über Jahre wiederholt gespritzt wird |
Qualitätssicherung
- Werkzeugzeichnungen gehen vor dem ersten Span raus, damit Aufbau, Anschnitt und Entformung besprochen und nicht gefunden werden
- Die Kavität wird vor dem ersten Schuss vermessen, unabhängig davon, ob Aluminium oder Stahl im Werkzeug steht
- Probeschüsse laufen mit serientauglichen Einstellungen, die Daten bleiben gespeichert und stehen für Nachläufe bereit
- Der Erstmusterbericht geht mit den T1-Teilen raus und nicht erst auf Nachfrage
- Die Kühlungsbalance wird am Werkzeug vor dem Anfahren kontrolliert, bei Aluminium wichtiger, als die meisten erwarten
- Auswerferhub und Abzeichnungen werden an den ersten Teilen beurteilt, solange sich am Werkzeug noch billig korrigieren lässt
- Zu jedem Lauf wird die Schusszahl erfasst, die laufende Summe ist jederzeit abrufbar
- Das Werkzeug wird zwischen den Einsätzen durchgesehen und gepflegt; gefundener Verschleiß wird gemeldet und nicht stillschweigend verrechnet
- Je Los gehen Maßbericht und Werkstoffzeugnis mit der Ware, ergänzt durch das Ursprungszeugnis
- Prüfgesellschaften wie SGS, Bureau Veritas oder TÜV können Abmusterung, Erstmuster oder Ware begleiten
Anwendungen
- Musterteile für Konstruktionsnachweis und Versuchsaufbau
- Testmenge für den Markt vor der Entscheidung für ein Serienwerkzeug
- Auflagen für Vorverkauf und Finanzierungsrunden
- Überbrückung, während anderswo ein langsameres Werkzeug entsteht
- Ersatz- und Zubehörteile mit bescheidenem Bedarf
- Maß- und Passversuche gegen zugehörige Baugruppen
- Farb- und Werkstoffversuche am echten gespritzten Teil
- Ländervarianten, die kein volles Serienwerkzeug tragen
- Vorserie als Grundlage für den Konstruktionsstopp
Warum FHY Precision wählen
Erste Teile nach zwei bis drei Wochen, und das verschiebt, was sich vor der Festlegung auf ein Serienwerkzeug lernen lässt
Der Weg beim Werkzeug richtet sich nach Ihrer Menge, statt dass das teuerste Angebot zum Zug kommt
Standzeit und Verschleißgrenzen stehen vor dem Angebot offen auf dem Tisch, inklusive der Fälle, in denen Aluminium die falsche Wahl ist
Gehärtete Einsätze und Harteloxal dort, wo sie Standzeit bringen, und nicht als Verkaufsargument
Versuchsdaten, Zeichnungen und Schusszähler bleiben erhalten, der Wechsel ins Serienwerkzeug nimmt diese Erfahrung mit
Das Werkzeug bleibt eingelagert und wird zwischen den Einsätzen gepflegt statt nach einem Lauf verschrottet
Chargen- und Dokumentenführung unabhängig von der Auftragsgröße, Prüfung durch Dritte auf Wunsch
Schnellwerkzeuge entstehen und laufen in unserem Werk in China, eine Bestellung deckt Werkzeug, Bemusterung und Teile
Häufig gestellte Fragen
1. Wie viele Teile bringt ein Aluminiumwerkzeug wirklich hervor?
Realistisch 500 bis 5.000 Schuss, und die Spanne ist deshalb so breit, weil Verschleiß dominiert. Ungefülltes ABS oder PP mit großzügigen Radien und gehärteten Auswerfern liegt oben. Glasgefülltes Harz, schmale Dichtflächen oder tiefe Abscherrungen liegen unten. Wir nennen Ihnen im Angebot eine Zahl für Ihr Teil und nicht den besten Fall.
2. Wann nehme ich statt Aluminium ein Brückenwerkzeug aus Stahl?
Wenn Menge oder Werkstoff über das hinausgehen, was Aluminium überlebt. Praktisch heißt das über 5.000 Stück oder bei jedem glas- und mineralgefüllten Typ unabhängig von der Menge. Der Füllstoff greift Aluminium rasch an, und von Anfang an in vergüteten Stahl zu investieren, ist billiger als ein halb verschlissenes Werkzeug zu ersetzen.
3. Ist ein Schnellwerkzeug so genau wie ein Serienwerkzeug?
Bei den meisten Teilen ja. Die Maßfähigkeit folgt der Genauigkeit der Zerspanung, und die hält moderne CNC in Aluminium ebenso gut. Der Unterschied liegt darin, wie lange sie gehalten wird. Ein Serienwerkzeug steht mehrere hunderttausend Schuss im Maß, ein Aluminiumwerkzeug einige tausend, und für die Menge, die es bedient, genügt das.
4. Warum braucht Aluminium mehr Entformungsschräge?
Aus zwei Gründen. Die Reibzahl von Aluminium gegen die meisten Harze liegt höher als bei poliertem Stahl, das Teil haftet also beim Auswerfen, und Aluminiumoberflächen beschädigen leichter, wenn die Auswerferkraft hoch ist. Mehr Schräge senkt diese Kraft, schützt die Kavität und macht die Entformung wiederholbar. Üblich sind bei uns 1,5 bis 3° je Seite.
5. Ist ein transparentes oder optisches Teil im Schnellwerkzeug machbar?
Nicht in optischer Qualität oder Hochglanz. Aluminium nimmt die dafür nötige Politur nicht an und behält sie nicht, und wir sagen das lieber in der Auslegung als nach zwei Wochen Wartezeit. Klare Teile bieten wir auf einem polierten Stahlwerkzeug an, ein einkavitätiges poliertes Prototypenwerkzeug liegt bei rund 3 bis 4 Wochen, das Serienwerkzeug darüber.
6. Worin unterscheiden sich Prototypen- und Brückenwerkzeug?
In Standzeit und Werkstoff. Ein Prototypenwerkzeug ist in der Regel aus Aluminium und darauf ausgerichtet, einige hundert Teile für die Absicherung hervorzubringen. Ein Brückenwerkzeug ist vergüteter Stahl und darauf ausgelegt, bei noch unklarer Nachfrage zehntausende Teile zu tragen. Die Namen beschreiben das Ziel der Überbrückung, nicht die Sorgfalt der Ausführung.
7. Laufen Hochtemperaturharze wie PC oder PA im Aluminiumwerkzeug?
Ja, innerhalb von Grenzen. Aluminiumlegierungen verlieren bei Dauerwärme schon weit unterhalb der Temperaturen an Festigkeit, die Stahl ankratzen würden. Bei PC mit heißem Werkzeug prüfen wir deshalb die Dauerbetriebstemperatur und ergänzen häufig gehärtete Einsätze. Es funktioniert, gehört aber ausgelegt und nicht vorausgesetzt.
8. Wem gehört das Werkzeug?
Ihnen. Es wird einmal angeboten und bezahlt, wir lagern und pflegen es, und falls das Programm weiterzieht, geben wir es mit Schussnachweis und Wartungshistorie frei. Das lieber vorher gesagt als hinterher von einer Bedingung überrascht.
9. Kann ein Schnellwerkzeug mehrere Kavitäten haben?
Technisch ja, bis zu vier, in der Praxis bleibt meist eine. Weitere Kavitäten bringen Kosten und Komplexität für einen Vorteil, der erst bei Menge entsteht. Führt die kleine Zahl zu mehr Volumen hin, bieten wir jetzt einkavitätig an und stellen das Serienwerkzeug zum Vergleich daneben.
10. Was passiert, wenn das Aluminiumwerkzeug verschlissen ist?
Es fällt nicht plötzlich aus, und genau das ist der nützliche Teil. Maßdrift oder Grat an einer Abscherrung baut sich langsam auf, und weil wir Schusszahlen führen, sehen wir es kommen. Dann wechseln Sie auf das Serienwerkzeug, das längst kalkuliert ist, oder die Einsätze gehen für eine weitere Kampagne in Überarbeitung.
11. Wie schnell habe ich die ersten Teile?
Ab Konstruktionsstopp zwei bis drei Wochen für das Aluminiumwerkzeug, und die Auslegung ist innerhalb von 24 Stunden zurück. Der Zeitplan rutscht in der Praxis eher über Konstruktionsänderungen als über das Fräsen. Das ist eingeplant, denn die Aluminiumstufe existiert zum Teil dafür, die Probleme zu finden, die man im gehärteten Stahl lieber nicht findet.
12. Wandern die Erkenntnisse aus dem Schnellwerkzeug ins Serienwerkzeug?
Ja, und das ist das stärkste Argument für diesen Weg. Anschnittlage, Kühlungsbalance, Schwindeverhalten und Verzugsneigung werden am Aluminiumwerkzeug gemessen und in die Serienauslegung übernommen. Eine dieser Größen nach dem Stahlschnitt zu korrigieren, kostet ein Vielfaches.
13. Ist Rapid Tooling günstiger, als ich vermute?
Bei Aluminium meistens ja, weil der Werkstoff sich schnell zerspanen lässt. Der ehrliche Vorbehalt: Ein niedriger Werkzeugpreis verdeckt einen hohen Stückpreis, wenn das Teil über die vorgesehene Menge hinaus darauf läuft. Werkzeug und Teile stehen deshalb getrennt im Angebot, damit Sie das Verhältnis sehen und nicht bei der dritten Nachbestellung entdecken.
14. Welche Daten brauchen Sie für ein Werkzeugangebot?
Ein 3D-Modell als STEP oder IGES, eine 2D-Zeichnung mit Toleranzen und Oberflächenangaben, das Harz, die jetzt erwartete Menge und die spätere Jahresmenge sowie die Frage, ob diese beiden Zahlen sich wirklich unterscheiden. Die letzte Antwort entscheidet mehr über den Werkzeugweg als alles andere.
15. Können Sie ein Werkzeug nach vorhandener Konstruktion fräsen, wenn es anderswo schon existiert?
Ja. Senden Sie Werkzeugzeichnungen oder das Teilemodell, dann bieten wir einen Ersatz oder ein Zweitwerkzeug an. Wechselt ein laufendes Programm den Verarbeiter, geben Sie auch die Verfahrensdaten dazu, falls vorhanden, denn aus einem bekannten guten Prozess zu starten, geht schneller als ihn neu zu finden.
16. Ist eine Prüfung durch eine unabhängige Stelle möglich?
Ja. SGS, Bureau Veritas oder TÜV begleiten auf Wunsch die Abmusterung des Werkzeugs, bezeugen die Erstmusterprüfung oder sehen die Ware vor dem Versand durch. Bei einem ersten Werkzeug aus dem Ausland lohnt das häufig einmal, weil Sie damit einen neutralen Beleg darüber haben, was das Werkzeug geliefert hat, statt einer Behauptung über das, was es liefern sollte.