Wie Werkzeugbau funktioniert — Vom Stahlblock zum Produktionswerkzeug
Ein Spritzgusswerkzeug entsteht nicht auf Knopfdruck. Es durchläuft eine präzise Abfolge von Fertigungsschritten, die zusammen 4–8 Wochen dauern. Jeder Schritt ist entscheidend für die Qualität des Endprodukts.
Schritt 1: Werkzeugkonstruktion (5–8 Arbeitstage)
Bevor eine Maschine läuft, entsteht das Werkzeug als 3D-Modell in SolidWorks oder NX. Der Konstrukteur legt fest:
- Kavitäts- und Kerngeometrie
- Trennebene und Entformungsrichtung
- Angussposition und Angusssystem
- Kühlkanalführung
- Auswerferposition und -typ
- Schieber und Backen
Eine Moldflow-Simulation prüft Füllbild, Verzug und Bindenähte — noch bevor Stahl bestellt wird.
Schritt 2: Stahlbestellung und Vorbearbeitung (3–5 Tage)
Die Werkzeugplatten (P20, H13 oder S136) werden auf Maß vorbearbeitet. Die Platten werden geschliffen (Ebenheitstoleranz <0,02 mm) und die Führungsbuchsen werden eingepresst.
Schritt 3: CNC-Fräsen (5–12 Tage)
Die Kavitäts- und Kerngeometrie wird aus dem vollen Stahlblock gefräst:
- Schruppen — Grobe Kontur mit hohem Vorschub, 0,5–1,0 mm Aufmaß
- Schlichten — Präzisionsfräsen auf ±0,01–0,02 mm
- Hartfräsen — Bei H13 gehärtet (48–52 HRC): Hartfräsen mit Mikrokorn-Hartmetall
| Verfahren | Genauigkeit | Oberflächengüte |
|---|---|---|
| 3-Achs CNC | ±0,005 mm | Ra 0,4–0,8 μm |
| 5-Achs CNC | ±0,005 mm | Ra 0,4–0,8 μm (komplexe Geometrien) |
| Hochgeschwindigkeitsfräsen | ±0,003 mm | Ra 0,2–0,4 μm |
Schritt 4: Erodieren (3–8 Tage)
Nicht jede Geometrie ist fräsbar — tiefe Rippen, scharfe Innenecken und Feinstkonturen werden erodiert:
- Senkerodieren — Eine Graphit- oder Kupferelektrode brennt die Negativform in den Stahl
- Drahterodieren — Ein Messingdraht (0,1–0,3 mm) schneidet präzise Schlitze und Durchbrüche
Schritt 5: Polieren (1–5 Tage)
Die Kavitätsoberfläche bestimmt die Oberflächengüte des Spritzgussteils:
| SPI-Güte | Arbeitszeit | Anwendung |
|---|---|---|
| SPI B-2 (400er Korn) | 1–2 Std. | Nicht-kosmetische Teile |
| SPI A-3 (mittelglanz) | 4–8 Std. | Allgemeine Sichtteile |
| SPI A-2 (hochglanz) | 8–16 Std. | Kosmetikteile |
| SPI A-1 (Spiegelpolitur) | 10–20 Std. | Optische Linsen |
Schritt 6: Montage und T1-Erstmuster (3–5 Tage)
Alle Komponenten werden montiert, das Werkzeug in die Spritzgießmaschine eingesetzt und der erste Schuss gefahren. Die T1-Muster werden dimensionell geprüft und an den Kunden gesendet.