Auf dem Gebiet der FormenbauWir verfügen über mehr als 20 Jahre Erfahrung und wissen, dass die Auswahl von Formmaterialien geht weit über Kostenüberlegungen hinaus. Die Leistungsfähigkeit von Materialien wirkt sich direkt auf die Lebensdauer von Formen, die Qualität der fertigen Produkte und sogar die allgemeine Produktionseffizienz aus und ist somit ein entscheidender Faktor für die Bestimmung der Formleistung.
Dieser Artikel bietet Ihnen klare Orientierungspunkte bei der Auswahl des richtigen Formmaterials für Ihr Projekt. Basierend auf unserer Projekterfahrung haben wir die wichtigsten Eigenschaften und typischen Anwendungen mehrerer häufig verwendeter Formmaterialien zusammengefasst.
Sie können zunächst mithilfe der folgenden Tabelle schnell ein grundlegendes Verständnis erlangen und sich dann eingehender mit der Auswahllogik und den Verwendungsempfehlungen für jedes Material befassen.
| Medientyp | Schlüsseleigenschaften | Typische Anwendungen |
|---|---|---|
| Vorgehärteter Stahl (z. B. P20, 718, NAK80) | Mittlere Härte (HRC 28–40), gute Bearbeitbarkeit, keine Wärmenachbehandlung erforderlich. | Spritzgussformen für kleine bis mittlere Chargen; Formen, die eine hohe Politur erfordern (NAK80). |
| Gehärteter Stahl (z. B. H13, D2, SKD11) | Hohe Härte (HRC 45-52+), hervorragende Verschleißfestigkeit, hohe Festigkeit, gute thermische Stabilität (H13). | Großvolumige, hochpräzise und stark beanspruchte Formen; Druckgussformen (H13); Stanz- und Kaltschmiedegesenke (D2). |
| Edelstahl (z. B. 420SS, S136) | Hervorragende Korrosionsbeständigkeit, gute Polierbarkeit. | Formen für medizinische Geräte, Lebensmittelverpackungen; Formen für korrosive Kunststoffe (PVC); Formen mit hochglänzender Oberfläche (S136). |
| Pulvermetallurgiestahl (z. B. ASP23, ASP30) | Ultrahohe Verschleißfestigkeit, hohe Zähigkeit, ausgezeichnete Dimensionsstabilität, gleichmäßige Mikrostruktur. | Ultrapräzise Formen mit besonders langer Lebensdauer; komplexe Stanzwerkzeuge; hochwertige Spritzgussformen. |
| Aluminiumlegierung (z. B. 6061, 7075) | Geringe Dichte, geringes Gewicht, hervorragende Wärmeleitfähigkeit, schnelle Bearbeitung. | Rapid Prototyping, Kleinserienproduktion; Blasformen; Formkomponenten, die eine schnelle Wärmeableitung erfordern. |
| Kupferlegierung (zB Berylliumkupfer, Chrom-Zirkonium-Kupfer) | Außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit, gute Verschleißfestigkeit, hohe Festigkeit (Berylliumkupfer). | Formeinsätze für lokale Hotspots zur Verbesserung der Kühlung; hochpräzise Stanzformkomponenten (Berylliumkupfer). |
| Karbid (z. B. Wolframkarbid) | Extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit. | Komponenten von Formen, die extremer Abnutzung ausgesetzt sind (z. B. Stempel, Matrizen zum Stanzen); Teile mit extrem langer Lebensdauer. |
Werkzeugstahl
In unserer Produktion ist Werkzeugstahl zweifellos das am häufigsten verwendete Material. Seine herausragende Festigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit und thermische Stabilität ermöglichen es ihm, verschiedene komplexe Szenarien zu bewältigen.
Basierend auf den spezifischen Projektanforderungen wählen wir sorgfältig aus verschiedenen Werkzeugstahlserien aus:
Vorgehärteter Stahl (z. B. P20, 718, NAK80)
Diese Stähle sind unsere erste Wahl für Spritzgussformen in kleinen bis mittleren Chargen. Sie werden vor der Auslieferung vorvergütet, typischerweise mit einer Härte von HRC 28 bis 40. Dies ermöglicht eine direkte Bearbeitung ohne zeitaufwändige Nachbehandlung und vermeidet Verformungsrisiken. Dies vereinfacht den Formenbau erheblich und verkürzt die Produktionszyklen. NAK80 zeichnet sich besonders aus: Wenn Kunden extrem hohe Oberflächengüten verlangen (z. B. bei optischen Linsen oder Fahrzeuginnenraumteilen), erzielt seine hervorragende Polierbarkeit mühelos spiegelähnliche Effekte.
Gehärteter Stahl (z. B. H13, D2, SKD11):
Für Formen, die höheren Belastungen, Temperaturen oder starkem Verschleiß ausgesetzt sind (z. B. Massenproduktion oder Druckgussformen), wählen wir diese Stähle. Im Gegensatz zu vorgehärtetem Stahl werden sie streng vergütet, um eine Härte von HRC 45–52 oder höher zu erreichen. Dieses zusätzliche Verfahren sorgt für höchste Verschleißfestigkeit, Festigkeit und eine längere Lebensdauer der Form. H13 ist aufgrund seiner hervorragenden thermischen Ermüdungsbeständigkeit unser Standard für Druckgussformen. Für Stanz- und Kaltprägeformen sind D2 und SKD11 die bessere Wahl – ihre nahezu maximale Verschleißfestigkeit gewährleistet stabile Leistung bei der Verarbeitung hochharter Materialien.
Edelstahl (z. B. 420SS, S136)
Für medizinische Geräte, Formen für Lebensmittelverpackungen oder Kunststoffe, die korrosive Gase freisetzen (z. B. PVC), verwenden wir typischerweise diese Stähle. Ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Polierbarkeit machen sie ideal für solche Anwendungen. Insbesondere S136 liefert einwandfreie Ergebnisse für transparente Kunststoffteile, die eine perfekte Spiegeloberfläche erfordern.
Pulvermetallurgischer Stahl (z. B. ASP23, ASP30)
Für hochpräzise, langlebige und robuste Projekte (z. B. Präzisionsstanzwerkzeuge oder hochwertige Spritzgussformen) sind diese Stähle die optimale Lösung. Trotz ihres höheren Preises bietet ihre gleichmäßige Kornstruktur außergewöhnliche Verschleißfestigkeit und Zähigkeit, was die Lebensdauer der Form deutlich verlängert und sich auf lange Sicht oft als kostengünstiger erweist.
Aluminiumlegierung (z. B. 6061, 7075)
Aluminiumlegierungen sind ein weiteres häufig verwendetes Material im Formenbau. Ihre Wärmeleitfähigkeit ist um ein Vielfaches höher als die von Stahl. Dadurch kühlen Spritzgussformen schneller ab, was die Zykluszeiten drastisch verkürzt und die Produktionseffizienz steigert.
Aluminiumlegierungen weisen jedoch nicht die Härte und Verschleißfestigkeit von Stahl auf – beispielsweise hat 7075 weniger als ein Viertel der Härte von hochwertigem Werkzeugstahl. Daher werden sie häufig für Rapid Prototyping und die Herstellung von Formen für die Kleinserienproduktion verwendet.
Allerdings eignet sich Aluminium hervorragend für Blasformen, Rapid-Prototyping-Formen oder Komponenten, die eine effiziente Wärmeableitung erfordern.
Kupferlegierung
Bei lokaler Überhitzung oder Bedarf an verbesserter Kühlleistung setzen wir häufig Kupferlegierungen (z. B. Berylliumkupfer, Chrom-Zirkonium-Kupfer) ein. Ihre hervorragende Wärmeleitfähigkeit und moderate Verschleißfestigkeit machen sie ideal für Einsätze oder Kernmaterialien, die präzise in Form-Hotspots platziert werden. In Druckgussformen senken Einsätze aus Kupferlegierungen effektiv die Kerntemperaturen, verlängern die Lebensdauer der Form und verbessern gleichzeitig die Produktionseffizienz und Produktqualität.
Für hochpräzise Stanzwerkzeuge, die elastische Komponenten oder spezielle Formabschnitte erfordern, kommt Berylliumkupfer aufgrund seiner Elastizität und Ermüdungsbeständigkeit ebenfalls in Betracht. Aufgrund der höheren Kosten wird es nur in kritischen Bereichen eingesetzt, in denen seine einzigartigen Eigenschaften unverzichtbar sind.
Karbid
Für Formteile, die extremem Verschleiß ausgesetzt sind (z. B. Stanz- und Hohlmatrizen) oder höchste Präzision und Langlebigkeit erfordern, greifen wir auf den „Schwergewichts-Champion“ zurück: Hartmetall (z. B. Wolframstahl). Mit einer Härte von über HRA 90 und herausragender Verschleißfestigkeit ist es unübertroffen. Seine Sprödigkeit und sein hoher Preis beschränken seinen Einsatz jedoch auf Szenarien, in denen die Leistung keine Alternative zulässt.
Schließlich sollte die Auswahl der Formmaterialien nicht allein auf allgemeinen Erfahrungen beruhen, sondern erfordert eine umfassende Beurteilung auf Grundlage der spezifischen Projektbedingungen. Wir empfehlen, vor der Entscheidungsfindung professionelle Formenbauer zu konsultieren.
Zuvor ist es hilfreich, die folgenden wichtigen Informationen vorzubereiten:
- Grundlegende Produkteigenschaften (wie verwendetes Material, strukturelle Komplexität, Maßgenauigkeit und Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit);
- Geschätztes Produktionsvolumen;
- Kostenbudgetbereich;
- Andere besondere Anforderungen (z. B. Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit oder Polierleistung usw.).
Mithilfe dieser Informationen können Ingenieure Ihnen effizienter geeignete Formmateriallösungen zuordnen und so das optimale Gleichgewicht zwischen Leistung, Lebensdauer und Kosten erreichen.
Wenn Sie noch Fragen zur Auswahl des Formmaterials haben, können Sie sich gerne an das RJC-Formentechnikteam wenden. Wir bieten Ihnen kostenlosen technischen Support. Jetzt kontaktieren.
