Tiefzieh- & Hydroforming-Werkzeuge: Schneller Prototypenbau mit 3D-Druck
3D-Druck von Blechumform- und Hydroforming-Matrizen: Maraging-Stahl 1.2709, Druckfestigkeit > 2.000 MPa, integrierte Schmiermittelkanäle, Prototypenwerkzeuge in 3 Tagen.
In der Automobil- und Haushaltsgeräteentwicklung ist die Herstellung von Prototypen-Blechumformwerkzeugen (Tiefziehstempel, Abkantmatrizen, Innenhochdruckumformungs-Werkzeuge / Hydroforming) der klassische Flaschenhals: Gefräste Großwerkzeuge aus Gussstahl erfordern Vorlaufzeiten von 8 bis 16 Wochen. Mit metallischem 3D-Druck (LPBF oder Hybrid-DED) lassen sich hochfeste Umformwerkzeuge aus Maraging-Stahl 1.2709 innerhalb von 72 Stunden realisieren. Dank Druckfestigkeiten von über 2.000 MPa widerstehen sie extremen Umformkräften für Kleinserien von 50 bis 5.000 Blechteilen.
- Werkzeug-Lieferzeit schrumpft von 10 Wochen auf unter 4 Tage für beschleunigte Fahrzeuganläufe.
- Extreme Druckfestigkeit: Gehärteter Maraging-Stahl (54 HRC) widersteht Umformdrücken über 2.000 MPa.
- Direkte Integration interner Schmiermitteldüsen reduziert Reibung und Blecheinreißer beim Tiefziehen.
- Wirtschaftlich überlegen für Prototypen, Sonderfahrzeuge und Ersatzteilserien von 10 bis 5.000 Stück.
Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich
ISO/ASTM 52900| Werkzeugkonzept | 3D-gedrucktes Maraging-Werkzeug | Gefräster Gussstahl (GJS/1.2379) | Polymer-3D-Druck / Resinstempel |
|---|---|---|---|
| Lieferzeit | 3 - 5 Tage | 8 - 14 Wochen | 1 - 2 Tage |
| Druckbelastbarkeit | Sehr hoch (> 2.000 MPa) | Sehr hoch (> 2.200 MPa) | Gering (< 150 MPa, bricht schnell) |
| Integrierte Schmierkanäle | Vollständig möglich (Mikrodüsen) | Nur linear gebohrt | Nicht möglich |
| Maximale Blechstärke | Bis 3.0 mm Stahl / 2.0 mm Edelstahl | Unbegrenzt | Nur dünnes Aluminium (< 0.8 mm) |
| Standzeit | 500 - 5.000 Teile (Prototypenserie) | > 100.000 Teile (Großserie) | 10 - 50 Teile |
Hydroforming unter extremen Innendrücken bis 2.500 bar
Beim Innenhochdruckumformen (IHU) wird ein Hohlprofil durch eine Wasser-Öl-Emulsion unter Drücken von bis zu 2.500 bar an die Matrizenwand gepresst. Die Matrize muss absolut formstabil bleiben. 3D-gedruckte Formnester aus 1.2709 widerstehen diesen Kräften ohne plastische Dehnung. Entlüftungsbohrungen können mikroskopisch fein (Durchmesser 0.3 mm) direkt an den Radien eingedruckt werden, ohne dass sich das Blech einprägt.
Mikrodüsen zur Reibungsminimierung in der Ziehsicke
Beim Tiefziehen von Karosserieblechen entscheidet der Materialfluss in der Ziehsicke über Falten- oder Rissbildung. 3D-gedruckte Stempel verfügen über integrierte Kanäle, die Schmieröl über poröse Auslasszonen mikrometergenau an die Reibungspunkte leiten. Dies senkt den Reibungskoeffizienten, verhindert Kaltverschweißungen und ermöglicht tiefere Ziehtiefen in einem Zug.
Reparatur und Umbau bestehender Großwerkzeuge
Ändert sich kurz vor Serienstart die Blechgeometrie, muss nicht das gesamte 5-Tonnen-Werkzeug neu gebaut werden: Die alte Kontur wird auf einer Fräse um 5 mm abgefräst. Mittels Laser-DED (Pulver oder Draht) wird die neue Kontur direkt additiv aufgetragen und formgefräst. Das Werkzeug ist nach 48 Stunden wieder in der Presse.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Wie werden die Oberflächen von 3D-Druck-Umformwerkzeugen geglättet?
Kann das Werkzeug nachgeschliffen werden?
Welche Blechwerkstoffe können umgeformt werden?
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