Rapid tooling

Rapid tooling (rychlá výroba nástrojů) je souhrnné označení postupů, kterými se rychle a s nízkou investicí vyrobí formy nebo nástroje pro prototypové a malé série. Místo sériové formy z kalené oceli, jejíž výroba trvá týdny až měsíce, vznikne jednodušší nástroj obvykle za dny až několik týdnů. Cílem je získat díly ze sériového nebo jemu blízkého materiálu a technologie, například výlisky ze skutečného plastu, dřív a levněji.

Rozlišují se dvě hlavní skupiny postupů. Nepřímý rapid tooling vychází z master modelu (3D tištěného nebo obrobeného), podle kterého se odlije forma. Nejčastější je silikonová forma pro vakuové lití polyuretanových pryskyřic. Přímý rapid tooling vyrábí přímo formu nebo její tvarové vložky: frézováním z hliníkových slitin nebo předem zušlechtěné oceli, 3D tiskem z fotopolymerů odolných vyšším teplotám nebo kovovým 3D tiskem, který navíc umožňuje konformní chlazení kopírující tvar dílu.

Životnost se mezi variantami liší řádově. Silikonová forma vydrží obvykle zhruba 15 až 25 odlitků. Tištěná polymerová vložka zvládne podle plastu a geometrie desítky, výjimečně stovky výstřiků. Hliníková forma vyrobí typicky tisíce až desetitisíce dílů, zatímco sériové formy z kalené oceli jsou dimenzovány na stovky tisíc až miliony cyklů.

Nižší cena vychází ze zjednodušení: forma bývá jednonásobná, podříznutí se místo automatických šoupátek řeší ručně vkládanými vložkami, chlazení je jednodušší a tvarové vložky se často upínají do univerzálního rámu. Stejný princip se používá i mimo vstřikování, například u 3D tištěných forem pro termoformování, tvářecích nástrojů pro malé série plechových dílů nebo tištěných pískových forem a jader pro slévárny.

Rapid tooling se vyplatí, když potřebujete desítky až tisíce kusů ze sériového materiálu dřív, než bude hotová sériová forma, nebo když celkový objem výroby drahou sériovou formu nikdy neospravedlní. Typicky jde o díly pro funkční a certifikační zkoušky ze skutečného plastu, nulovou sérii, první dodávky na trh (takzvaný bridge tooling, který překlene čas do dodání sériové formy), malosériové výrobky a náhradní díly.

Oproti 3D tisku získáte vlastnosti a povrch skutečného výlisku, oproti sériové formě nižší investici a kratší dodací lhůtu. Hranici mezi 3D tiskem, rapid toolingem a sériovou formou spočítejte pro konkrétní díl, protože závisí na jeho velikosti, složitosti, materiálu a počtu kusů.

Díl z prototypové formy nemusí být shodný s dílem ze sériové formy. Jiné chlazení, jiný vtokový systém a jiná tuhost formy mění smrštění, deformace, vnitřní pnutí i vzhled povrchu, takže rozměrové a pevnostní výsledky nelze bez rozmyslu přenést do série. Pokud mají díly sloužit jako podklad pro sériovou výrobu, navrhněte je od začátku podle pravidel pro vstřikování (úkosy, rovnoměrné stěny, vhodné umístění vtoku) a konzultujte je s nástrojárnou.

V nabídce si ověřte garantovaný počet cyklů, zda cena zahrnuje vzorkování a úpravy, jak se řeší podříznutí (ruční vložky prodlužují cyklus a zvyšují cenu kusu), jaké plasty forma snese (plasty plněné skelnými vlákny hliníkovou formu rychle opotřebí) a komu forma patří. Počítejte s tím, že větší změna konstrukce obvykle znamená novou vložku.