Formenbau
Formenbau
In der Massenfertigung werden verschiedenste Verfahren zur kostengünstigen und schnellen Herstellung von Werkstücken und Gegenständen z. B. für die Technik, den Haushalt usw. angewendet. Der Werkzeugbau liefert die entsprechenden Werkzeuge dazu. Ein spezielles Gebiet des Werkzeugbaus ist der Formenbau, welcher sich hautpsächlich mit der Herstellung von dreidimensionalen, aber auch zweidimensionalen Formen beschäftigt. Die eigentliche Form besteht meistens aus gehärtetem oder vergütetem Werkzeugstahl oder aus Hartmetall. Die meistens sehr genauen Formkonturen werden mit Hilfe von verschiedenen Werkzeugmaschinen eingearbeitet.
Verfahren
Der Formenbau dient der Herstellung von Werkzeugen (Formen) für verschiedenste Verfahren:
- Druckgiessen (Verarbeitung von Nichteisen-Legierungen, z. B. Aluminium, Magnesium usw.)
- Gesenkschmieden (Verarbeitung von Metall)
Diese Verarbeitungsverfahren können wiederum in Kombination miteinander verwendet werden. Auch können komplett verschiedene oder ähnliche Materialien in nacheinender folgenden Prozessen kombiniert verarbeitet werden.
Formbestandteile
Der Formenbau hat unter anderem die Aufgabe, die verschiedensten Werkstücke nach Konstruktionszeichnung und NC-Daten herzustellen, die zusammen mit eingekauften Normteilen ein komplettes Werkzeug ergeben. Insgesamt kann eine fertig montierte Form aus bis zu mehreren hundert Einzelteilen Formbestandteilen bestehen. Eine Form (Werkzeug) besteht mindestens aus einer Matrize, welche das Negativ der Aussenform für das herzustellende Massenteil bildet. Um die Innenform des herzustellenden Massenteils zu bilden wird der so genannte Kern benötigt. Der Formaufbau besteht aus mehreren Teilen und dient verschiedensten Funktionen. Matrize und Kern werden darin in abgestimmter Position zu einander festgehalten. Das Werkzeug kann mit Hilfe von Aufspannplatten einfacher auf der Verarbeitungsmaschine befestigt werden. Auch ein Angusssystem (Heisskanal) und die Ausstosserei befindet sich im Aufbau. Daneben erfüllt der Formaufbau aber noch weitere Funktionen.
Entformung
Je nach Verfahren wird ein herzustellendes Massenteil anders entformt. Zum Teil werden komplizierte Mechanismen angewendet, um ein Teil aus dieser Form wieder herauslösen zu können. Die kompliziertesten Mechanismen werden beim Spritzgiessen und beim Druckgiessen angewendet. Neben ganz gewöhnlichen Ausstossern oder Abstreifern werden Schieber, Schrägausstosser oder sogar Zusammenfallkerne verwendet, um Hinterschnitte entformen zu können. Diese Entformungsvarianten können auch miteinander kombiniert werden.
Schwindung
Damit die verschiedenen Materialien (Werkstoffe) in der Massenfertigung verarbeitet werden können, müssen diese erwärmt werden oder es entsteht bei der Verarbeitung Wärme. Beim Abkühlen wird dabei das endgültige Werkstück etwas kleiner. Diese Verkleinerung nennt man Schwindung (Schwund). Die Schwindung hängt hauptsächlich vom verwendeten Material, aber auch vom angewendeten Verfahren, dessen Verarbeitung und weiteren Faktoren ab. Die Schwindung muss bei der Herstellung einer Form berücksichtigt werden. Das heisst, dass eine Kontur (jedes Mass) um einen bestimmten Prozentsatz vergrössert werden muss. Dies wird in der Konstruktion berücksichtigt.
Oberflächenbeschaffenheit
Ein Massenteil weist immer eine ganz bestimmte Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit auf. Diese Oberflächenbeschaffenheit muss beim Herstellen einer Form berücksichtigt werden. Je nach Bedürfnis des Endkunden wird die Oberfläche einer Form poliert, nach einem bestimmten Muster strukturiert (z. B. ätzen oder sandstrahlen) oder im angewendeten Herstellungsverfahren der entsprechenden Werkzeugmaschine belassen.
Wichtige Funktionen in einer Form:
Angusssystem
Ausstosserei
Schieber
Kühlung oder Heizung
Aufspannung
Immer öfter werden vom Kunden Zusatzfunktionen erwartet, die nur indirekt mit dem eigentlichen Werkzeug (Form) in Verbindung stehen: