Definition und Technologien: Die wichtigsten Infos zum Formenbau

Formenbau und Formenbauer: Definition

Bei der Produkt- und Werkzeugherstellung spielt der Formenbau eine große Rolle. Obwohl dabei je nach Objekt und Ausgangsmaterial zahlreiche Techniken angewendet werden, ist das Prinzip dahinter im Grunde immer gleich: Ein Werkstoff wird in eine Form verbracht und nach einer gewissen Zeit entnommen. Anschließend behält er die Gestalt, die ihm die Form verliehen hat.

Frühe Formenbauer gab es bereits in der Kupfer- beziehungsweise Bronzezeit. Damals wurden Metalle durch Hitze verflüssigt und nach dem Wachsausschmelzverfahren in Keramikformen gefüllt – in erster Linie für Schmuck, Werkzeuge und Waffen. Oft handelte es sich um Einzelstücke, da die Formen am Ende zerstört wurden.

Das ist teils auch heute noch üblich. Die Rede ist dann von verlorenen Formen. Allerdings stellen Formenbauer mittlerweile wiederverwendbare Formen her, sogenannte Dauerformen, die für die industrielle Massenproduktion geeignet sind. Überwiegend werden dabei Objekte aus Metall oder Kunststoff erzeugt.

Der Formenbau dient also dazu, einem unförmigen Rohmaterial eine bestimmte Geometrie zu verleihen. Je nach gewünschtem Endergebnis können Formen konkav (Negativform) oder konvex (Positivform) sein. Ziel des Verfahrens ist es, ein meist dreidimensionales Objekt herzustellen beziehungsweise zu kopieren. Das lässt sich mit unterschiedlichen Rohmaterialien erreichen.

So entstehen größere und kleinere Bauteile, aber auch komplette Erzeugnisse für zahlreiche Anwendungsfälle. Zu finden sind sie in praktisch allen Bereichen und Branchen: Autoindustrie, Medizin, Luftfahrt, Lebensmittelindustrie, Verpackungen – um nur einige zu nennen. Letztlich sind Produkte aus dem Formenbau nahezu allgegenwärtig.

Für den Formenbau werden zahlreiche Materialien verwendet. Üblich sind beispielsweise Formen aus Holz, Metall, Kunststoff und Keramik. Da sie als Werkzeuge gelten, wird der Formenbau dem Werkzeugbau zugerechnet.

Diese Formen stellen Formenbauer her

Abhängig vom verwendeten Ausgangsmaterial, dem gewünschten Endprodukt und der jeweiligen Fertigungstechnik arbeiten Formenbauer mit unterschiedlichen Arten von Formen. Hier ein Überblick zu den häufigsten Varianten.

• Einteilige Formen: Sie sind die einfachste Herstellungsmöglichkeit, da sie nur aus einem Stück bestehen sowie eine ebene, offene Oberseite haben. Sämtliche Oberflächen der Form sind einheitlich, teils reliefartig, und die damit entstehenden Produkte meist plattenförmig. Deshalb eignen sie sich beispielsweise für Plaketten, Kacheln und Fliesen.
• Zweiteilige Formen ermöglichen etwas komplexere Objekte. Die Form besteht aus zwei Elementen, die zusammengefügt werden.
• Mehrteilige Formen bestehen aus Formen, die über Kanäle für das flüssige Rohmaterial verbunden sind. Sie eignen sich zur Herstellung aufwendigerer Elemente. So lassen sich damit Bauteile für ein Objekt erzeugen, das aus mindestens zwei unterschiedlichen Fragmenten besteht, etwa ein Gewinde plus Mutter.
• Mehrfachformen: Damit werden in einer Form und in einem Arbeitsgang mehrere zusammenhängende Segmente erzeugt, die sich später trennen lassen. Beispiele dafür sind Kunststoffbausätze von Flugzeugen im Modellbau.
• Im Laufe der Zeit haben sich unterschiedliche Verfahren im Formenbau entwickelt. Üblich sind heute Spritzguss, Thermoformen, Gießen, Blasformen, Laminieren und Formpressen.

Die Funktionsweise und Merkmale von Formen

Das Rohmaterial muss im Laufe des Formprozesses härten – entweder nach einer gewissen Dauer von selbst (Entformungszeit) oder durch Erwärmen beziehungsweise Abkühlen oder mittels eines Vakuums. Die Entformung bezeichnet das Entnehmen des Bauteils aus der Form. Dies geschieht mit Ausstoßen, Abstreifern, Schiebern oder Schrägausstoßern. Besonders bei komplexen Bauteilen kann das Herauslösen schwierig sein. Dann empfiehlt sich die Kombination mehrerer Methoden zur Entnahme der Formteile.

Viele Rohmaterialien dehnen sich während der Herstellung aus und ziehen sich danach zusammen. Das heißt, dass sich ihre Abmessungen verändern. Bei Silikon ist der Effekt vergleichsweise gering, bei keramischen Gießmassen stärker ausgeprägt. Dieser Vorgang wird als Schwindung bezeichnet und muss bei der Herstellung der Form beachtet werden. Das gilt ebenso für die Oberflächenbeschaffenheit des Bauteils, die je nach Verfahren unterschiedlich ausfällt und unter Umständen eine Nachbehandlung erfordert.

Neben diesen Standardfunktionen haben manche Kunden zusätzliche Ausstattungswünsche an Formenbauer. Dazu gehören Zufuhr- oder Handlingsysteme, die die Weiterleitung und -verarbeitung von geformten Teilen erleichtern beziehungsweise automatisieren. Ebenfalls geordert werden Entgratwerkzeuge, die bei der Produktion entstandene Grate an den Bauteilen entfernen.

Tipps für die Auswahl des Formenverfahrens

Gute Formenbauer bieten Interessenten eine umfassende Beratung an. Die orientiert sich am Einzelfall, da jedes Unternehmen andere Anforderungen an das Endprodukt hat. Grundsätzlich sollten bei der Entscheidung folgende Dinge beachtet werden:

Ausgangspunkt ist das Objekt, das am Ende der Herstellung stehen soll. Das kann ein einmaliger Prototyp sein, aber auch etwas, das maßgefertigt oder in Massen erzeugt wird. Zusätzlich spielen Faktoren wie ein Zeitplan oder der finanzielle Aufwand hinein.
Anhand dieser Kriterien lässt sich das Fertigungsverfahren bestimmen. Manchmal bieten sich für ein Produkt mehrere Varianten an. Für die endgültige Auswahl kommen diese Punkte in Betracht:

• Je simpler die Gestaltung des gewünschten Bauteils ist, desto einfacher und kostengünstiger lässt es sich herstellen. Ein aufwendiges Design hingegen verteuert die Herstellung, beispielsweise weil dafür mehrteilige Formen oder komplexe Verfahren erforderlich sind.
• Insbesondere hohe Stückzahlen bedürfen robuster Formen, die nicht nach kurzem Gebrauch verschleißen. Derlei Werkzeuge sind allerdings teuer. Für eine einmalige Herstellung oder Kleinserien sind günstigere Formen ratsam.
• Auch die Wertigkeit ist ein wichtiger Aspekt. Zu nennen sind hier beispielsweise geringe Fertigungstoleranzen. Die lassen sich nur mit hochpräzisen, teuren Formen erzielen.