Matrizen (Formen)
1. Übersicht und Klassifizierung
Formen und Matrizen sind Werkzeuge, die für die Serienproduktion in der heutigen Fertigung unerlässlich sind. Beide sind Schlüsselelemente in der Fertigung - zum Beispiel werden Formen beim Spritzgießen zur Harzformung sowie im Guss eingesetzt, und Matrizen werden beim Stanzen eingesetzt. Die heutigen Techniken sind in der Lage, Präzisionsformen und -matrizen im Mikrometerbereich herzustellen, die zur Serienproduktion von Produkten mit gleicher Form und Qualität in einer Vielzahl von Einsatzbereichen beitragen.
Matrizen und Formen sind beides Werkzeuge für die Formgebung. Matrizen werden zum Formen von Blechen und anderen Metallformen verwendet. Eine typische Anwendung ist die Herstellung von Karosserieteilen. Andererseits werden Formen beim Spritzgießen eingesetzt, z.B. mit geschmolzenem Harz oder beim Gießen von Metallschmelzen.
2. Werkzeug- und Formenbau
Zu den Werkstoffen für Matrizen und Formen gehören Werkzeugstähle mit Kohlenstoff- oder Chromgehalt sowie Matrizenstahl, Schnellarbeitsstahl und Hartmetall. In jüngster Zeit wurde auch Keramik als Material eingesetzt. Die für Matrizen und Formen verwendeten Materialien sind meist hart und schwer zu schneiden. Aus diesem Grund werden Matrizen und Formen mit Bearbeitungszentren oder anderen NC-Bearbeitungswerkzeugen geschnitten, aber die Produkte durchlaufen in der Regel nachfolgende Prozesse wie das Schleifen für mehr Präzision.
Darüber hinaus werden mit der Elektroerosion Matrizen und Formen noch detaillierter hergestellt. Die Funkenerosion nutzt Funken aus einer elektrischen Entladung, um die Oberfläche des Werkstücks während der Bearbeitung zu schmelzen. Dieses Verfahren ist nicht nur für die Herstellung von präziser Metallbearbeitung geeignet, sondern unterstützt auch die Herstellung komplexer dreidimensionaler Formen.
3. Werkzeug- und Formenbau heute
Die Verbreitung von Bearbeitungszentren lässt es so aussehen, als wäre der Werkzeugbau für jeden mit der richtigen Ausrüstung möglich. Der Werkzeugbau gilt jedoch immer noch als eine hoch qualifizierte Aufgabe, da Techniken und Fähigkeiten benötigt werden, die den gesamten Prozess abdecken, einschließlich CAD-Konstruktion, Auswahl der Materialien und Bearbeitungsmethoden und Durchführung von Kleinstbearbeitungen, die nicht durch automatisierte Verfahren durchgeführt werden können.
Darüber hinaus sind heute noch kürzere Umschlagzeiten für die Werkzeugauslieferung gefragt, da die Produktlebenszyklen kürzer sind und die Produktion kleinere Losgrößen mit zahlreichen Artikeln umfasst. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass das Aufkommen von 3D-Druckern die Art und Weise, wie Matrizen und Formen hergestellt werden, drastisch verändern wird. Heute sind weitere Innovationen in der Werkzeug- und Formentechnik unerlässlich.
