6 hochmoderne Formbau-Technologien im Überblick

Formbautechnologie hat sich rasant entwickelt und ist ein wesentlicher Bestandteil moderner CNC-Bearbeitung-Technologie geworden. Beispiele: Formbau-CAD/CAM-Technologie, Laser-Rapid-Prototyping, Präzisionsprototyping, Ultrapräzisionsbearbeitung, Finite-Elemente-/Randelemente-Methoden in der Formgestaltung für Strömungs-, Kühl-, Wärmeübertragungssimulation, Formbau-CIMS-Technologie, entwickelte DNM-Technologie und CNC-Technologie – deckt fast alle modernen Fertigungstechnologien ab.

Moderne Formbautechnologie entwickelt sich in Richtung: informationsgetrieben, erhöhte Fertigungsflexibilität, agile Fertigung, systematisierte Integration.

1. Hochgeschwindigkeits-CNC-Frästechnologie

Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen bietet nicht nur hohe Geschwindigkeit, exzellente Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität, sondern auch niedrigere Temperatur (nur 3 °C Werkstückerwärmung) im Vergleich zum traditionellen Schneiden – geringe thermische Verformung, geeignet für temperaturempfindliche Materialien (z. B. Magnesiumlegierungen). Auch durch geringe Schnittkräfte: geeignet für Dünnwand- und starre Teile. Hartmaterialbearbeitung (HRC 60) realisierbar durch sinnvolle Werkzeug- und Schnittdatenwahl. Daher bleibt Hochgeschwindigkeitsfräsen Forschungsschwerpunkt – Richtung höhere Agilität, Intelligenz, Integration: dritte Generation der Modellierungstechnologie.

2. Erodierfräsen (EDM) & "GRÜNE" Produkttechnologie

Aus ausländischer Sicht: Elektrische Entladungsbearbeitung (EDM) – ob Leistung, Prozesskennwerte, Intelligenz, Automatisierungsgrad – hat sehr hohes Niveau erreicht. Aktueller Trend im Ausland: EDM-Fräsbearbeitung (EDM Milling Technology) – Alternative zur traditionellen Kavitätselektrodenbearbeitung durch hochschnell rotierende einfache Rohrelektroden für 3D- oder 2D-Konturierung (wie CNC-Fräsen). Großer Fortschritt im EDM-Bereich ohne komplexe Formelektroden.

Mit EDM-Fortschritt: Sicherheitstechnologie gewinnt Aufmerksamkeit. Viele Erodiermaschinen gelten als Sicherheitstechnologie. Aktuell: EG verlangt "CE"-Kennzeichnung für Marktzugang. Internationaler Markt fordert zunehmend Sicherheitsanforderungen.

Zunehmende Beachtung "grüner" Produkte. Als dominantes Formbauverarbeitungsgerät müssen EDM-Maschinen dieses Problem zukünftig lösen.

3. Neue Generation Formbau-CAD/CAM-Softwaretechnologie

CAD/CAM-Anwendungen designen Produkte und programmieren Fertigungsprozesse – besonders CNC-Bearbeitung. CAM-Software nutzt CAD-Modelle und -Baugruppen zur Werkzeugpfadgenerierung, die Maschinen antreibt, Designs in physische Teile umzusetzen. CAD/CAM für Prototypen, Fertigteile, Serientfertigung.

Neue Formbau-Software sollte basierend auf Formbau-Designpraxis entwickelt werden. Wissen systematisieren, wissenschaftlich organisieren, Engineering-Wissensbasis in spezifischer Form speichern, einfach abrufbar. Mit intelligenter Software: CAD ahmt traditionelle Berechnungsmethoden nicht mehr nach. Unter Anleitung fortschrittlicher Designtheorie: Expertenwissen und erfolgreiche Erfahrungen nutzen – Designresultate werden vernünftig und fortschrittlich.

Neue Generation: 3D-Denken und intuitives Design der Formstruktur. Generierte 3D-Strukturinformationen leicht für NC-Bearbeitungsbewertung der Formherstellung nutzbar. Erfordert: 3D-parametrisches Feature-Modellieren, Formprozesssimulation, NC-Bearbeitungsprozesssimulation, Informationsaustausch und Organisationsmanagement auf hohem Integrationsgrad. Software-Integrationsgrad hängt nicht nur von Funktionsmodulen ab, sondern davon, dass diese dasselbe Datenmodell teilen – globale dynamische Datenbank, umfassendes Management und Informationsaustausch für gesamten Formbau-Prozess: Design, Fertigung, Montage, Test, Erprobung, Debugging.

In neuer Software: Bewertungsfunktion der Formbaufähigkeit essenziell. Nicht nur Schemata screenen, sondern Wirtschaftlichkeit und Rationalität des Formbau-Designprozesses bewerten – Modifikationsbasis für Formdesigner.

Baufähigkeitsbewertung: Formdesign- und Fertigungskostenschätzung, Formmontagebewertung, Formteil-Fertigungsprozessbewertung, Formstruktur- und Formleistungsevaluation. Neue Software sollte auch montageorientierte Funktionen haben – Formfunktion spiegelt sich nur in Montagestruktur wider. Nach montageorientierter Designmethode: Formmontage nicht mehr einfache Teilemontage. Datenstruktur beschreibt nicht nur Formfunktion, sondern definiert Teilbeziehungen – effektive Qualitätsrealisierung.

4. Fortschrittliche Fertigungstechnologie | Rapid Tooling (Schnellwerkzeugbau)

1) Mit rasanter Entwicklung der Laser-Rapid-Prototyping-Technologie (RPM) hat China internationales Niveau erreicht und commercialisiert schrittweise. Wichtige kommerzielle Rapid-Prototyping-Verfahren weltweit: SLA (Stereolithografie), LOM (Schichtlaminierung), SLS (Selektives Lasersintern), 3D-P (3D-Druck).

Tsinghua-Universität führte zuerst SLA250 (Stereolithografie / Laserhärtung fotosensitiven Harzes) von US-3D-Company ein und forschte. Nach Jahren harter Arbeit, vielfacher Verbesserung, Perfektionierung: "M-RPMS – Multifunktionales Rapid Prototyping Manufacturing System" (mit LUM-SSM, Schmelzeextrusion – MEM) – weltweit einziges System mit eigenständigen IP-Rechten Chinas (Nationalpatent), zwei Rapid-Prototyping-Prozesse, besseres Preis-Leistungs-Verhältnis.

2) Werkzeugloses Mehrpunktumformverfahren: Hochverstellbare Stempelgruppe statt traditionellem Werkzeug. Mit CAD/CAM/CAT als Hauptmittel des Mehrpunktsystems: schnelle, wirtschaftliche automatische 3D-Flächenumformung. Jilin University of Technology: Nationales Schlüsselprojekt werkzeugloses Umformen, eigenständig weltweit führendes Mehrpunkt-Werkzeugloses-Umformgerät entwickelt.

Verglichen mit MIT (USA), Tokyo Univ., Tokyo Institute of Technology (Japan): Chinas Technologie führend in praktischer Anwendung theoretischer Forschung – verbreitet nun Anwendungsfelder.

3) Harzpresswerkzeug erstmals in inländischer Automobil-Vorproduktion erfolgreich angewendet. FAW Formbau: 12 Sätze Harzwerkzeuge für Neuentwicklungs-Prototypentest. 12 Sätze: große, komplexe Innen-/Außenverkleidungen (Türen, Hauben, vordere/hintere Kotflügel). Merkmale: Werkzeugoberfläche basierend auf Hauptmodell CAD/CAM; Schweizer Ciba Hochfestharz-Guss; Konvex-/Konkavspiel per importiertem Spezialwachsblatt. Hohe Werkzeugmaßgenauigkeit; Fertigungszyklus um 1/2 bis 2/3 verkürzt, Kostenersparnis 10 Mio. Yuan (12 Sätze). Neuer Weg für Kleinserien-Vorproduktion – inländischer Pionier. Schweizer Ciba-Experten: bis 90er Jahre internationaler Standard.

5. Vor-Ort-Formprüftechnologie (Field-Based Mold Testing)

Mit Entwicklung Präzisionsformen: Messanforderungen steigen. Hochpräzise KMG (Koordinatenmessgeräte) selten in Produktion wegen Umgebungszeitlimit. Neue KMG-Generation: Temperaturkompensation, schwingungsdämpfende Materialien, Staubschutz – verbessern Umgebungsanpassung und Zuverlässigkeit, einfach in Werkstatt installierbar für Vor-Ort-Messung.

6. Form-Oberflächentechnik Spiegelpolieren

Formpoliertechnik: wichtiger Teil der Form-Oberflächentechnik, entscheidender Schritt im Formbauprozess.

Aktuell: Inländische Polierwerkzeuge für Ra 0,05 µm, Schleifmittel und Prozesse decken Bedarf im Wesentlichen ab. Für Ra 0,025 µm Spiegelpolieren: Ausrüstung, Schleifmittel, Prozesse noch in Erprobungsphase.

Inländische Polierausrüstung, -werkzeuge, -prozesse für ultrafeine Rauheit Ra 0,05 µm decken Bedarf im Wesentlichen ab. Ra 0,025 µm noch in Erprobung.

Mit großflächiger Anwendung von Spiegel-Spritzgussformen in Produktion: Poliertechnik wird zum Schlüsselfaktor. Durch Chinas Poliertechnik und -materialien bestehen noch Probleme: Punktstrahllinse, Spritzgussform, CD, VCD, Hochtransparenzwerkzeuge – großer Teil Spritzgussformen noch importabhängig.

Beachtenswert: Formoberflächenpolieren wird nicht nur von Ausrüstung und Prozess beeinflusst, sondern auch vom Spiegelgrad des Formmaterials – bisher zu wenig beachtet. Polieren selbst wird durch Formmaterial begrenzt. Beispiel: 45er Stahl als Form, poliert auf Ra 0,2 µm – Fehler sichtbar. Weiteres Polieren erhöht nur Glanz, Rauheit nicht verbesserbar. Daher: Inländische Spiegelformen nutzen oft Importmaterialien (z. B. Schweden ASSAB 136, Japan Datong PD555).

Formoberflächenmaterial: nicht nur chemische Zusammensetzung, wichtiger: Schmelzvakuumentgasung, Argon-Schutzbarren, Stranggießen, Schmieden, Weichglühen – fortschrittliche Technologien für weniger innere Defekte/Verunreinigungen, feines Korn, hohe Dispergiertheit, feine Metallkornstruktur, gute Homogenität – Voraussetzungen für spiegelpolierbaren Stahl.

Moderner Formbau entwickelt sich in unbegrenzten Mengen

In dieser wettbewerbsintensiven Fertigungswelt wird alles moderner und innovativer denn je. Die Zukunft ist unendlich und unvorhersehbar – so auch die Entwicklung des modernen Formbaus.

Für JTRs moderne Rapid-Prototyping-Services: Mehr Möglichkeiten, gute Ergebnisse in Design und neuen Produktprototypen. The Weeknd ist Professor für CNC-Bearbeitung, Rapid Injection Molding, Prototyping in allen Industriebereichen. Schnelles, kostenloses Angebot – JTR bietet besseren Service.