Rapid Tooling, auch bekannt als Prototyp Tooling, Prototyp Mold und Soft Tooling, ermöglicht Ihnen die schnelle und kostengünstige Beschaffung von Teilen. Es zeichnet sich durch einen kurzen Formzyklus, niedrige Formkosten, einen einfachen Prozess und eine einfache Vermarktung aus. Darüber hinaus kann Rapid Tooling spezifische Funktionsanforderungen erfüllen und gleichzeitig gute umfassende wirtschaftliche Vorteile bieten 

Die Rapid-Tooling-Technik wird häufig verwendet, um das Design und die Funktionalität eines Teils zu testen, bevor es in die Massenproduktion geht. Bitte lesen Sie weiter, um die Grundlagen des Rapid Tooling kennenzulernen, von seiner Definition bis hin zu seinen verschiedenen Anwendungen und Vorteilen.

Beim Rapid Tooling handelt es sich um einen Herstellungsprozess von Formen oder Werkzeugen, bei dem mithilfe spezieller Techniken und Geräte schnell Prototypen und Teile in Produktionsqualität hergestellt werden können. Es wird häufig zur Herstellung von Formen, Matrizen und anderen Werkzeugen zur Herstellung von Kunststoff- oder Metallteilen verwendet. Mit Rapid Tooling können Prototypen und Produktionsteile für verschiedene Branchen hergestellt werden, darunter Automobil, Luft- und Raumfahrt, Medizin und Konsumgüter.

Einer der Hauptvorteile des Rapid Tooling besteht darin, dass es die Produktionszeit und -kosten reduziert. Da sich Schnellwerkzeuge schnell und einfach reproduzieren lassen, benötigen fertige Werkzeuge weniger Lagerbestand. Die Nachteile bestehen jedoch darin, dass es weniger präzise ist und die Lebensdauer des Produkts verkürzt. Rapid Tooling ist eine hervorragende Methode für die Entwicklung von Kleinserienaufträgen in den Bereichen Prozessdesign, Marketing und Produktbewertung.

Beim Rapid Tooling handelt es sich um temporäre Formen, die zur Herstellung von Prototypen, Kleinserienteilen oder Gießharzen verwendet werden. Zu den gängigen Materialien für Rapid Tooling gehören Silikonkautschuk,  Urethan, Gips und Metalle.

Rapid Tooling ermöglicht es Ihnen, Projektteile kostengünstig und schnell zu erhalten. Da die Nachfrage nach billigen Werkzeugen wächst, suchen die Menschen nach mehr Methoden zur schnellen Herstellung von Werkzeugen und Formen. Je nach Formherstellungsmethode kann das Rapid Tooling in direktes und indirektes Werkzeug unterteilt werden.

Direktes Rapid Tooling erzeugt echte Kern- und Hohlraumformeinsätze. Die Stärke des Verfahrens liegt in der Fähigkeit, Werkzeuge mit bisher unerreichbaren Geometrien herzustellen. Ein Beispiel ist die konforme Kühltechnik. Bei dieser Technik folgen die internen Kühlkanäle der Kontur der Formhohlräume, wodurch die Gleichmäßigkeit des Wärmeverlusts einer Form verbessert und die Kühldauer um etwa 66 % verkürzt wird.

Bei der Kleinserienproduktion ermöglicht Ihnen diese Form des Rapid Tooling, eine Form oder ein Werkzeug extrem schnell zu konstruieren und nahezu sofort mit der Herstellung von Produkten daraus zu beginnen. Dies ist insbesondere bei der Fertigung von Kleinserien von Vorteil, da das Werkzeug nicht sehr robust oder langlebig sein muss. Abhängig von den verwendeten Materialien und der Komplexität des Designs können mit dieser Form bis zu 5.000 Teile hergestellt werden.

Die direkte Werkzeugbereitstellung umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Verwenden Sie CAD-Software (Computer-Aided Design), um ein Modell des Werkzeugs oder der Form zu erstellen.

Schritt 2: Senden Sie die Datei an eine Maschine oder einen Drucker, um die eigentliche Form oder das Werkzeug für die Herstellung von Prototypen herzustellen. Dies kann ein subtraktiver Prozess sein, bei dem eine CNC-Maschine Rohmaterial schneidet, um die gewünschte Form zu erhalten, oder ein additiver Prozess, bei dem ein 3D-Drucker die gewünschte Form von Grund auf konstruiert.

Schritt 3: Das hergestellte Werkzeug oder die Form kann direkt zur Herstellung von Prototypen verwendet werden.

1. Schnellere Fertigung und kürzere Vorlaufzeiten (Sie können Werkzeuge oder Formen in nur wenigen Tagen oder Wochen herstellen)

2. Manchmal sind weniger Ressourcen erforderlich.

3. Es sind weniger Schritte erforderlich.

4. Menschen können eine Form oder ein Werkzeug verwenden, um mehr als einen Prototyp herzustellen.

5. Äußerst flexibel können Sie schnell viele Formen oder Werkzeuge herstellen, wenn sich Ihr Design ändert.

1. In den meisten Fällen sind mit dieser Methode hergestellte Prototypen nicht so stabil und langlebig wie solche, die mit der indirekten Rapid-Tooling-Methode hergestellt wurden.

2. Ohne ein Urmuster kann es erforderlich sein, viele Werkzeuge oder Formen aus unterschiedlichen Materialien zu konstruieren, was zu Fehlern oder Ungleichheiten bei den Werkzeug- oder Formenabmessungen führen kann.

3. Wenn das Werkzeug oder die Form kaputt geht oder Sie neues Material ausprobieren möchten, müssen Sie den gesamten Prozess neu starten.

4. Bei komplizierten Designs oder Materialien, die zur Herstellung komplizierter Details eine langlebige Form oder ein langlebiges Werkzeug benötigen, funktioniert dies möglicherweise nicht.

5. Dies könnte die Kosten für die Entwicklung eines neuen Produkts erhöhen, insbesondere wenn Sie für jede neue Designiteration mehr Formen oder Werkzeuge herstellen müssen.

Beim indirekten Rapid Tooling werden durch additive Fertigung erzeugte Urmuster zur Herstellung einer Form oder Matrize verwendet. Es stehen mehrere Technologien zur Verfügung, die am weitesten verbreitete davon sind „Soft-Tooling“-Techniken. Soft-Tooling-Techniken nutzen Silikonformen für Kunststoffteile und als Opfermodelle für den Feinguss von Metallteilen.

Das indirekte Rapid Tooling ist zum Testen und Experimentieren gedacht  Das indirekte Rapid Tooling ist beispielsweise eine hervorragende Lösung, wenn Sie bereits über ein detailliertes Design verfügen und verschiedene Materialien testen möchten. Dies liegt daran, dass Sie problemlos mehrere Testwerkzeuge und Formen aus demselben Urmuster erstellen können.

Indirektes Tooling ist die zweite Form des Rapid Tooling. Die indirekte Werkzeugausstattung umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Verwenden Sie CAD-Software, um ein Modell des Master-Werkzeugs oder der Master-Form zu erstellen.

Schritt 2: Senden Sie die Datei an eine Maschine oder einen Drucker, um eine Masterform oder ein Werkzeug namens Muster zu erstellen. Dieses Grundmuster ist oft recht langlebig.

Schritt 3: Erstellen Sie weitere Formen oder Werkzeuge gemäß dem Master-Muster. Sie können neue Formen oder Werkzeuge aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen. Das Urmuster kann entweder für Hard Tooling (Werkzeuge aus zähen oder robusten Materialien) oder Soft Tooling (weniger robuste Werkzeuge) verwendet werden. Mit einem einzigen Urmuster können verschiedene Werkzeuge oder Formen in großen oder kleinen Mengen hergestellt werden, die dann zur Herstellung weiterer Prototypen verwendet werden können.

1. Das Urmuster ist äußerst robust und langlebig und wird während des gesamten Prototyping-Prozesses selten gebrochen.

2. Sie benötigen wahrscheinlich nur ein Mastermuster (es sei denn, Ihr Design ändert sich).

3. Da alle verschiedenen Werkzeuge und Formen auf dem gleichen Grundmuster basieren, gibt es weniger Unterschiede zwischen ihnen.

4. Es ist ideal zum Experimentieren mit verschiedenen Materialien, da Sie möglicherweise Werkzeuge oder Formen erstellen, die für ein bestimmtes Material oder einen Prototyping-Prozess am besten geeignet sind.

5. Kann je nach Kundenwunsch entweder harte oder weiche Werkzeuge herstellen. Weiche Werkzeuge können für einfache Designs oder kostengünstige Prototypentests verwendet werden, während harte Werkzeuge für anspruchsvolle Designs geeignet sind.

1. Die Produktionszeit ist im Vergleich zum direkten Rapid Tooling etwas länger.

2. Dabei handelt es sich um einen Zwischenschritt, der zu höheren Kosten führen kann.

3. Um ein robustes und langlebiges Urmodell zu erstellen, kann es notwendig sein, hochwertigere Materialien zu verwenden.

4. Dies ist nicht immer eine geeignete Lösung, wenn Sie davon ausgehen, dass sich Ihr Design während der Prototyping-Phase dramatisch ändern wird.

5. Bei einfachen Konstruktionen, die keine hohe Maßhaltigkeit oder Genauigkeit erfordern, ist dies nicht unbedingt erforderlich.

Formenanpassung

Der Einsatz von Rapid Tooling kann Ihnen schnell helfen Erstellen Sie individuelle Formen mit beliebigen Abmessungen. Die Formen stellen Teile mit unterschiedlichen Formen her Materialqualitäten und testen Sie deren Eigenschaften und Qualität, um Sie bei der Auswahl zu unterstützen das richtige Material, bevor ein neues Produkt auf den Markt gebracht wird.

Schnellere Markteinführung

Der Produktentwicklungszyklus bei herkömmlichen Bearbeitungsverfahren kann zahlreiche Produktionsprozesse und -technologien umfassen. Dies kann dazu führen, dass jeder Schritt mehr Zeit in Anspruch nimmt und es länger dauert, vom Entwurf zum tatsächlichen Produkt zu gelangen.

Schnelle Werkzeuge erfordern weniger Schritte als herkömmliche Werkzeugmethoden. Je früher Sie den Prototyp und das Prototyping fertigstellen, desto eher können Sie Ihre Entwürfe fertigstellen und an Ihre Kunden weitergeben.

Reduzieren Sie die Kosten

Je länger der Produktentwicklungszyklus dauert, desto höher sind die Kosten. Durch die Geschwindigkeitsvorteile von Rapid Tooling können Unternehmen im Laufe der Zeit Geld sparen.

Weniger Ressourcenverbrauch

Rapid Tooling erfordert äußerst geringe Ressourcen für die Prototypenerstellung oder Produktion. Beispielsweise können Sie mit einem einzigen Werkzeug oder einer einzigen Form zahlreiche Prototypen erstellen.

Prozessparametertest

Rapid Tooling kann auch in der Produktionsphase zum Testen von Prozessparametern eingesetzt werden. Beispielsweise können unterschiedliche Einspritzgeschwindigkeiten und Werkzeugtemperaturen beim Spritzgießen die Teilequalität verändern. In diesem Fall kann Rapid Tooling Ingenieuren und Designern eine bessere Messkontrolle über das endgültige Teil geben.

Testen Sie Design und Funktionalität gründlich

Mit Rapid Tooling können Sie schnell mehrere Prototypen oder Formen erstellen. Außerdem können Sie mit neuen Ideen experimentieren und alte optimieren. Dadurch werden viele Probleme vermieden, die in zukünftigen Phasen der Großserienproduktion auftreten könnten.

Softtooling: Beim Softtooling werden im Allgemeinen Silikonformen und das Urethangussverfahren verwendet. Soft Tooling wird wie Rapid Tooling hauptsächlich im Prototyping, im Bridge Tooling und in der Kleinserienfertigung eingesetzt. Die Muster für den Urethanguss werden häufig im 3D-Druck hergestellt.

Hartes Werkzeug: Beim Spritzgießen ist Hard Tooling ein Synonym für Metal Tooling. Mit Rapid-Tooling-Prozessen können Hartwerkzeuge größtenteils aus Aluminium hergestellt werden. Hartwerkzeuge sind langlebiger und können große Produktionsmengen bewältigen. Es kostet jedoch mehr als Soft- oder Rapid-Tooling-Techniken und eignet sich daher besser für die Massenproduktion.

Nachfolgend finden Sie die Unterschiede zwischen Soft Tooling und Hard Tooling:

Haltbarkeit: Hartwerkzeuge bestehen aus langlebigen Materialien wie Stahl oder Aluminium und sind so konzipiert, dass sie hohen Belastungen und wiederholtem Gebrauch standhalten. Soft Tooling hingegen besteht aus flexibleren Materialien wie Schaumstoff, Gummi oder anderen geeigneten Verbindungen und ist für den kurzfristigen Einsatz gedacht.

Kosten: Hartwerkzeuge sind in der Regel teurer als weiche Werkzeuge, da hierfür teure Materialien und komplexe Bearbeitungsprozesse erforderlich sind. Soft Tooling ist oft eine kostengünstigere Alternative, da es schnell und kostengünstig hergestellt werden kann und sich daher ideal für Prototypen und Kleinserienproduktionen eignet.

● Herstellung von Formen – mit Rapid Tooling können sowohl metallische als auch nichtmetallische Formen hergestellt werden.

● Herstellung von Gussformen und -kernen – Die SLS-Anwendung ist die neueste Technologie, die im Bereich der Sandgussformen und -kerne entwickelt wurde.

● Weitere Anwendungen des Rapid Tooling umfassen die Herstellung von Elektroden für EDM, Markierungsstempel, Hybridmuster zum Gießen und Splitterwerkzeuge.