Spritzgießwerkzeuge für Einsteiger

3	Vorbereitung

3.1	CAD-System

Bei der Konstruktion des Spritzgießwerkzeuges gehen wir in diesem Buch davon aus, dass sie mithilfe eines 3-D CAD-Systems erstellt wird. Auf dem Markt gibt es heute einige Systeme, die für die Erstellung einer Konstruktion speziell für Spritzgießwerkzeuge konzipiert sind. Andere Systeme sind allgemeine CAD-Programme und werden mit zusätzlichen Modulen für den Bereich Formenbau erweitert.

Kriterien zur Auswahl eines CAD-Systems

Für die Wahl des richtigen Systems sind unterschiedliche Faktoren wichtig. In erster Linie sollte das System auf die Bedürfnisse des Unternehmens abgestimmt sein. Nutzt man das System ausschließlich, um Spritzgießwerkzeuge zu konstruieren oder sollen damit auch weitergehende 2-D-Zeichnungen für die Fertigung erstellt werden können? Wenn dies der Fall ist, sollte man darauf achten, dass die 2-D-Zeichnungen und die 3-D-Daten in Abhängigkeit sind. Für die Praxis bedeutet das, ändert man die 3-D-Konstruktion, meldet sich die dazugehörige 2-D-Zeichnung, sobald diese das nächste Mal geöffnet wird und verlangt nach Aktualisierung.

CAD oder CAD-CAM System?

Soll es nicht nur ein CAD, sondern ein CAD-CAM-System sein, mit dem man nach der fertigen Konstruktion auch noch NC-Programme für die Fertigung auf den Werkzeugmaschinen erstellen kann? Auch hier sollte auf die Abhängigkeit zwischen CAD- und NC-Daten geachtet werden.

Interne Datenverwaltung im System

Ein weiterer wichtiger Aspekt für die Anschaffung eines Systems ist die Verwaltung der Daten. Jedes System erstellt beim Konstruieren in einem internen Prozess eigene, nur für dieses System lesbare Daten. Die Größe der Daten kann bei unterschiedlichen Systemen für dasselbe Bauteil unterschiedlich groß sein. Bei einem kleinen Würfel ist das unerheblich, wenn aber eine Konstruktion für ein Spritzgusswerkzeug 300, 400 oder mehr einzelne Bauteile hat, sieht das ganz anders aus. Das Öffnen der Daten dauert lange, beim Bewegen der Konstruktionselemente auf dem Bildschirm ruckeln diese usw. Hier zeigt sich was im Hintergrund mit der entsprechenden Datenmenge passiert, das nervt und kostet wertvolle Zeit.

Daten von fremden Systemen

Die Übernahme der Daten aus einem fremden System ist heute kein Problem mehr. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit ist, dass man ein neutrales Datenformat nutzt. Hier hat sich das Format STEP durchgesetzt. Derjenige, der die Daten ausliest, wandelt sie in dieses neutrale Format um. Alle Systeme mit dieser Schnittstelle können diese Daten später einlesen. Viele Hersteller von Normteilen verwenden so ein neutrales Format, um ihre Daten für jeden verfügbar zu machen. Oftmals sind diese Schnittstellen im Grundpaket/Grundpreis des Systems enthalten.

Die zweite Möglichkeit ist die direkte Schnittstelle, mit ihr lassen sich CAD-Daten von einem System zum anderen direkt übernehmen. Diese direkte Schnittstelle wird an das jeweilige System angepasst. Dadurch lassen sich zuverlässig Informationen untereinander austauschen. In manchen Kunden-Lieferanten-Beziehungen ist eine Direktschnittstelle aus diesem Grund zwingend gefordert. Da Direktschnittstellen kundenspezifisch angepasst sind, werden sie meist als Option, zum Teil sehr teuer, zum System verkauft.

3.2	Datentransfer, Behandlung und Aufbereitung

Der Kunde beauftragt den Bau eines Spritzgießwerkzeuges und stellt die 3-D-CAD-Daten dazu bereit, das ist der übliche Weg. Der Kunde oder dessen Kunde erstellt die Daten des herzustellenden Kunststoffteils. In wenigen Fällen wird sie der Werkzeugbauer selber erstellen. Im optimalen, aber seltenen Fall sind die Daten original, sprich aus demselben System, und können 1 : 1 eingelesen und bearbeitet werden. Ein weiterer Fall, der Werkzeugbauer bekommt Daten aus dem CAD-System seines Kunden. Er kann diese Daten so wie er sie erhalten hat nicht lesen, konvertiert sie aber über die oben angesprochenen direkte Schnittstelle 1 : 1 in das von ihm lesbare Format. Eine gängige, allgemeine Praxis ist, dass die Daten in einem neutralen Format geliefert werden.

3.2.1

Datentransfer

Der Weg auf dem die Daten vom Kunden den Formenbauer erreichen, hat sich in den letzten Jahren sehr verändert. Die Sicherheit der Daten spielt heute eine immer größere Rolle. Zu Beginn der digitalen Zeit wurden die Daten auf CD gebrannt und per Post verschickt. Später kamen die USB-Sticks zum Einsatz. Nachdem die Übertragungsgeschwindigkeiten immer schneller wurden, verschickte man die Daten per E-Mail. Dies ist auch heute zum Teil noch gängige Praxis. Um den Sicherheitsstandards der Industrie gerecht zu werden, war die nächste Entwicklung der verschlüsselte Versand der Daten. Dazu gibt es heute spezielle Server-Systeme. Die Daten werden automatisiert in dem vereinbarten Format auf einen FTP-Server gelegt. Der Partner erhält eine Nachricht und kann die Daten in einem bestimmten Zeitfenster von dort abholen. Ist die Zeit abgelaufen, werden sie automatisch gelöscht. Die Verantwortung bei diesem Prozedere hat sich parallel zum Verfahren ebenfalls geändert. Früher war der Kunde für den Versand der Daten verantwortlich, heute legt er sie auf dem Server oder in der Cloud ab und der Lieferant muss dafür Sorge tragen, dass der Transfer pünktlich stattfindet.

3.2.2

Formate

Die häufigste Art der Übertragung von CAD-Daten ist nach wie vor der Austausch über ein neutrales Format. Im Bereich 3-D sind die gebräuchlichsten Formate im Formenbau IGES, STEPP und für Modelle STL. Die 2-D-Daten tauscht man im Format DXF aus.

Die einzelnen Formate werden im Folgenden beschrieben.

3.2.2.1

IGES

IGES (Initial Grafics Exchange Specification) ist eines der neutralen, herstellerunabhängigen Datenformate. Dieses Format wurde in den 80er und 90er Jahren von einem Interessenverband der Industrie in den USA entwickelt.

IGES war ursprünglich aus der Zeit der Flächenmodellierer. 3-D-Körper waren damals aus einzelnen Flächen zusammengesetzt, jede einzelne Fläche ist ein Element. Ein Würfel besteht also aus sechs Elementen. Die Erfahrung heute zeigt, dass es beim Konvertieren der IGES-Daten immer wieder zu Problemen kommen kann. Es werden Flächen falsch erkannt, oder Flächenrandkurven stimmen nicht mehr überein.

Die Schreibweisen für IGES-Daten sind *.igs oder *.iges

In Bild 3.1 ein paar Beispiele für Flächen, die aus dem neutralen Format IGES in das hier benutzte CAD-System übertragen wurden. Ergebnisse mit anderen Systemen sind aber gleich oder ähnlich.

3.2.2.2

STEP

STEP (Standard for the Exchange of Product model data) ist ein weiteres herstellerunabhängige, standardisiertes Dateiaustauschformat. Dieses Format wurde international entwickelt und wird in nahezu allen Bereichen, Architektur, Bauwesen, Ingenieurbau, Maschinenbau usw. angewandt. STEP ist u. a. in der ISO-Norm 10303 definiert.

Im Gegensatz zur IGES Schnittstelle ist bei STEP der ganze Würfel als Volumen ein Element. Daraus ergibt sich auch, dass die Datenmenge für gleiche Modelle im Format STEP wesentlich geringer ist.

Es ist zurzeit wohl das gängigste Format beim Austausch von CAD-Daten. Die Erfahrung hat auch gezeigt, dass das Umwandeln aus diesem Format die besten Ergebnisse bringt.

Die Schreibweisen für STEP-Daten sind *.stp oder *.step

3.2.2.3

STL

STL (Surface Tesselation Language) ist ein Datenaustauschformat, das hauptsächlich im Modellbau angewandt wird. Es wurde von der Fa. 3D-Systems Inc. entwickelt und erstmals 1989 veröffentlicht und eingesetzt.

Dieses Format beschreibt nur die Oberfläche eines Volumens. Dabei wird diese Oberfläche in lauter Dreiecksfacetten aufgelöst. Je besser die Oberfläche sein soll, umso mehr und kleinere Dreiecksfacetten hat sie. Wichtig zu wissen: Diese Daten enthalten keine geometrischen Elemente und können nur mit speziellen Systemen verändert werden.

Die Schreibweise für STL-Daten ist *.stl

In Bild 3.2 sieht man deutlich die Dreiecksfacetten, diese bilden sich auch auf dem späteren Bauteil genau...