Elektroformung im Vergleich zu anderen Techniken

Entdecken Sie die Unterschiede zwischen Elektroformung und anderen Techniken wie Galvanisieren, chemischem Ätzen, 3D-Druck, Laserschneiden und Pragen

Elektroforming ist eine vielseitige Technik, die in verschiedenen Bereichen vielfältige Anwendungen findet. Es ist jedoch nicht die einzige verfügbare Technik zur Herstellung von Metallteilen. Auf dieser Seite werden wir Elektroformen mit anderen beliebten Techniken wie Galvanisieren, chemischem Ätzen, 3D-Druck, Laserschneiden und Stanzen vergleichen. Wir werden die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen diesen Techniken erforschen und ihre jeweiligen Vor- und Nachteile erörtern.

Elektroforming vs. 3D-Druck

Elektroforming und 3D-Druck sind beides additive Herstellungsverfahren. Elektroforming baut Atom für Atom Präzisionsmetallteile auf, wohingegen 3D-Druck Materialien in Tröpfchenform durch eine Düse mit kleinem Durchmesser abgibt und Schicht für Schicht „druckt“, um das Produkt herzustellen.

Kosteneffizienz

Durchlaufzeit

Entwurfskomplexität

Qualität / Präzision

Ein 3D-Drucker und seine dazugehörigen Materialien können günstiger als eine Elektroforming-Ausrüstung sein, sodass der 3D-Druck wirtschaftlicher erscheint, wenn Sie nur kleine Stückzahlen im eigenen Betrieb herstellen möchten. Wenn Sie auf die industrielle Serienfertigung abzielen, gilt jedoch, je höher die Auflagen, desto günstiger wird das Elektroforming.

Der 3D-Druck von Metallteilen befindet sich noch immer in den Anfängen. Die Technik umfasst Drucken mit winzigen Metallpulverteilen. Nach dem Drucken muss das Metall erhitzt (gesintert) werden, um zu haften. Neben dem zeitaufwändigen Sintern müssen die gedruckten Schichten zudem trocknen, damit sie nicht nachgeben. Diese beiden Schritte nehmen viel Zeit in Anspruch, was den 3D-Druck zu einem relativ langsamen Verfahren für die Herstellung von Metallteilen macht. Zudem kann beim 3D-Druck nur ein Teil gleichzeitig erstellt werden. Elektroforming hingegen ist deutlich schneller, und Sie können eine große Anzahl an Teilen gleichzeitig (in einem einzigen Elektrolytbad) herstellen.

Elektroforming ermöglicht eine hohe Entwurfsflexibilität, da es fast keine Werkzeugausgaben erfordert und sehr kurze Durchlaufzeiten hat. Im Hinblick auf das Material wird beim Elektroforming jedoch in erster Linie Nickel und Kupfer verwendet. Für medizinische Anwendungen können beispielsweise Nickelkomponenten mit einer PdNi-Legierung beschichtet werden. 3D-Druck ermöglicht zudem eine hohe Entwurfsflexibilität, und die Auswahl der zur Verfügung stehenden Materialien ist erheblich höher.

Elektroforming ermöglicht Ihnen den Aufbau von Material im Mikrometerbereich und bietet damit absolute Genauigkeit und hohe Aspektverhältnisse. Die Standardabweichung von Elektroforming-Teilen beträgt weniger als 1 % der Werkstoffdicke. Düsen von nur wenigen Mikron sind keine Seltenheit. 3D-Druck kann derzeit eine Präzision von max. 100 Mikron erreichen. Die Technik kann bis zu 100 Mal ungenauer als Elektroforming sein.

Im Vergleich zum 3D-Druck bietet Elektroforming eine höhere Genauigkeit, kürzere Durchlaufzeiten und eine bessere Kosteneffizienz, insbesondere bei hohen Auflagen. 3D-Druck ermöglicht eine bessere Entwurfsflexibilität, insbesondere aufgrund der Tatsache, dass er mit einer breiten Materialauswahl möglich ist.

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Elektroforming vs chemisches Ätzen

Chemisches Ätzen ist ein subtraktives Herstellungsverfahren, das bei der Mikroherstellung von Präzisionsmetallteilen zum Einsatz kommt. Ähnlich wie das Elektroforming ist es bekannt als schnelles, genaues und wirtschaftliches Herstellungsverfahren für sehr präzise grat- und spannungsfreie Präzisionsmetallteile.

Kosteneffizienz

Durchlaufzeit

Entwurfskomplexität

Qualität / Präzision

Die geläufigste Faustformel lautet, je höher die Präzision, desto teurer der Prozess. Elektroforming ist eine extrem präzise Herstellungstechnik, die eine höhere Genauigkeit und engere Toleranzen als chemisches Ätzen ermöglicht. Deshalb geht man im Allgemeinen davon aus, dass Elektroforming ein teureres Verfahren als chemisches Ätzen ist. In einigen Fällen stimmt das auch, in anderen jedoch nicht. Je nach Produktdesign und Spezifikationen kann Elektroforming auch günstiger als chemisches Ätzen sein. Bei Elektroforming in hohen Stückzahlen können die Dorne mehrmals verwendet werden. Manchmal sogar bis zu 20 Mal. Damit wird das EF-Verfahren sehr wirtschaftlich.

Elektroforming ist ein Präzisionsherstellungsverfahren, das in jedem Durchlauf hohe Stückzahlen erzielen kann. Damit ist es zeitsparender als die meisten anderen Präzisionsherstellungstechniken. Chemisches Ätzen beinhaltet einen ähnlichen Prozess wie das Elektroforming und hat damit ebenfalls eine kurze Durchlaufzeit.

Bei der Spezifikation der Merkmale bietet das chemische Ätzen keine Kontrolle der Lochgeometrie, wie das beim Elektroforming der Fall ist. Beim Elektroforming kann die einzigartige Form, die aufgrund des Überwachsens entsteht, nicht mit chemischem Ätzen umgesetzt werden. Allerdings besteht beim Elektroforming eine Einschränkung bezüglich des Materials: Hauptsächlich Nickel und Kupfer können für das Elektroforming verwendet werden, während praktisch alle Metalle ohne Einschränkung bezüglich der Werkstoffhärte chemisch geätzt werden können.

Mithilfe des chemischen Ätzens kann eine Genauigkeit und Präzision auf hohem Niveau erzielt werden. Elektroforming ermöglicht den Materialaufbau auf Mikronebene und bietet absolute Genauigkeit und hohe Aspektverhältnisse. Die Standardabweichung von Elektroforming-Teilen beträgt weniger als 1 % der Werkstoffdicke. Elektroforming bietet deshalb im Vergleich zu chemischem Ätzen eine höhere Präzision.

Elektroforming ist ein Präzisionsherstellungsverfahren mit im Vergleich zum chemischen Ätzen höherer Genauigkeit und kürzeren/ähnlichen Durchlaufzeiten. Es bietet eine bessere Entwurfsflexibilität bezüglich der Lochgeometrie. Wenn es um die Auswahl des Werkstoffs geht, ist das chemische Ätzen im Vorteil. Elektroforming kann kostengünstiger als chemisches Ätzen sein, wobei es hierbei auf die Produktspezifikationen ankommt.

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Elektroforming vs. Laserschneiden

Das Laserschneiden ist ein subtraktives Fertigungsverfahren. Dabei wird ein leistungsstarker Laser typischerweise durch Optikvorrichtungen gerichtet und zum Schneiden von Material verwendet, um die gewünschten Produkte zu erzielen. Gegenüber dem Laserschneiden ist das Elektroforming die bessere Wahl bei großen Stückzahlen dünner Präzisionsmetallteile, insbesondere wenn es um komplexe Entwürfe und hohe Qualitäts- und Präzisionsanforderungen geht.

Kosteneffizienz

Durchlaufzeit

Entwurfskomplexität

Qualität / Präzision

Bei geringen Produktionsvolumina oder beim Erstellen von Prototypen kann das Laserschneiden kostengünstiger sein als das Elektroforming. In der industriellen Massenproduktion büßt das Laserschneiden seine Kostenvorteile jedoch ein, und Elektroforming wird zur ersten Wahl.

Beim Laserschneiden können nicht mehrere Teile gleichzeitig produziert werden, während dies beim Elektroforming sehr wohl möglich ist. Gegenüber dem Laserschneiden, bei dem Teile nur nacheinander bearbeitet werden können, ermöglicht das Elektroforming die Bearbeitung hoher Stückzahlen in einem einzigen Durchlauf. Bei sehr niedrigen Produktionsmengen bietet das Laserschneiden gegenüber dem Elektroforming möglicherweise Geschwindigkeitsvorteile. Bei industriellen Produktionsmengen sind die Durchlaufzeiten des Elektroforming kürzer.

Das Elektroforming und das Laserschneiden sind beide sehr flexibel hinsichtlich der Entwurfskomplexität. Bei sehr komplexen Entwürfen kann das Laserschneiden jedoch mehr Zeit in Anspruch nehmen, da dabei nur jeweils ein Teil oder Merkmal bearbeitet werden kann. Beim Elektroforming werden komplette Entwürfe und hohe Stückzahlen in einem einzigen Durchlauf bearbeitet. Wenn es um Materialien geht, hat Elektroforming einige Einschränkungen, während das Laserschneiden mit einer breiteren Palette von Materialien arbeiten kann (erfahren Sie in einem früheren Blog mehr darüber, welche Materialien elektrogeformt werden können).

Das Elektroforming ist ein hochpräzises Herstellungsverfahren, bei dem Metalleigenschaften wie Härte, Kornstruktur oder Verformbarkeit nicht beeinflusst werden. Das Elektroforming ermöglicht die Herstellung äußerst präziser und dünner Metallteile, die grat- und spannungsfrei sind. Beim Laserschneiden handelt es sich dagegen um ein thermisches Verfahren, das Temperaturspannung und Mikrograte verursacht.

Gegenüber dem Laserschneiden ist das Elektroforming also die bessere Wahl bei großen Stückzahlen dünner Präzisionsmetallteile, insbesondere wenn es um komplexe Entwürfe und hohe Qualitäts- und Präzisionsanforderungen geht. In Bezug auf die Auswahl der Werkstoffe bietet das Laserschneiden Vorteile gegenüber dem Elektroforming.

-> Erfahren Sie mehr über Elektroforming vs. Laserschneiden

Elektroforming vs. Prägen

Das Prägen ist ein Fertigungsverfahren, bei dem ein flaches Metallstück in eine Prägepresse gelegt wird, wo ein Werkzeug mit einer Pressform das Metall in die gewünschte Form bringt. Der Trend zur Miniaturisierung führt auch hier zum Mikroverfahren, in diesem Fall zum Mikroprägen. Gegenüber dem Prägen oder Mikroprägen bietet das Elektroforming kürzere Durchlaufzeiten, niedrigere Kosten, höhere Qualität und mehr Entwurfsflexibilität.

Kosteneffizienz

Durchlaufzeit

Entwurfskomplexität

Qualität / Präzision

Anders als das Elektroforming, bei dem keine Werkzeugkosten anfallen, erfordert das Prägen stets erhebliche (finanzielle und zeitliche) Aufwendungen für Werkzeuge und Installation. Eine Pressform kann schnell Tausende Euro kosten, ganz zu schweigen von den zusätzlichen Kosten für die Einrichtungs- und Wartungskosten im Zeitverlauf.

Beim Prägen kann die Durchlaufzeit allein für die Vorbereitung der Werkzeuge 6 bis 8 Wochen in Anspruch nehmen. Selbst nach der Fertigstellung des Prägewerkzeugs ist zusätzliche Zeit (und finanzieller Aufwand) für die Einrichtung des Werkzeugs in der Prägepresse erforderlich. Beim Elektroforming beträgt die Durchlaufzeit nur einige Tage. Gegenüber anderen, die ihre Präzisionsmetallkomponenten immer noch prägen, erhalten Sie Ihre elektrogeformten Ultrapräzisionsteile noch bevor die anderen das Prägewerkzeug fertig eingerichtet haben!

Das Elektroforming bietet mehr Entwurfsflexibilität, da keine Metallwerkzeuge erforderlich sind und die Durchlaufzeiten sehr kurz sind. Beim Prägen bedeutet jede Entwurfsänderung, dass ein vollständig neues Prägewerkzeug gefertigt werden muss und alle Investitionen für Werkzeuge und Einrichtungen erneut anfallen. Dies bedeutet auch, dass das Elektroforming perfekt für das Erstellen kleiner Auflagen von Prototypen und für die industrielle Produktion geeignet ist. Bei der Werkstoffauswahl bietet Prägen jedoch mehr Flexibilität als Elektroforming.

Elektroforming ist eine äußerst präzise Mikroherstellungstechnologie. Das Elektroforming erlaubt generell ein höheres Präzisionsniveau. Dazu kommt, dass die elektrogeformten Teile vollständig grat- und spannungsfrei sind, während geprägte Teile Grate und Spannung an der Schneidkante aufweisen. Obwohl für manche Anwendungen Grate und Spannung in gewissem Umfang akzeptabel sein können, können diese Probleme Ihrem nächsten echten Durchbruch im Wege stehen.

Gegenüber dem Prägen oder Mikroprägen bietet das Elektroforming also kürzere Durchlaufzeiten, niedrigere Kosten, höhere Qualität und mehr Entwurfsflexibilität (wenn keine Werkstoffeinschränkung besteht).

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Elektroforming vs. Galvanisieren

Das Herzstück der Elektroformung und Galvanisierung ist das gemeinsame Prinzip der Elektroabscheidung, bei der Metalle mithilfe elektrolytischer Bäder auf einem leitfähigen Objekt abgeschieden werden. Ihre Wege gehen jedoch auseinander, wenn wir uns mit ihren Zwecken und Ergebnissen befassen.

Beim Galvanisieren wird das abgeschiedene Metall durch Plattieren/Beschichten Teil des bestehenden Produkts. Beim Elektroformen wird ein Dorn verwendet, um das Produkt (gemusterte Oberfläche) zu erzeugen, der vom Produkt entfernt wird. Das abgeschiedene Metall ist viel dicker als die beim Galvanisieren abgeschiedene Beschichtung. Nachdem der Dorn entfernt wurde, entsteht das verbleibende Objekt vollständig durch Elektroabscheidung. Nach der Elektroformung ist es möglich, eine Galvanisierung durchzuführen, um eine Beschichtung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit hinzuzufügen oder ein attraktiveres (kosmetisches) Produkt zu erhalten.

Um ein Beispiel zu nennen: Galvanisieren verschönert die Oberfläche eines bestehenden Stücks und hüllt es in eine dünne, schützende oder dekorative Schicht. Zum Beispiel durch das Hinzufügen von Gold zu einem Ring. Andererseits werden beim Elektroformen eigenständige Metallprodukte hergestellt, oft mit viel dickeren Profilen und komplexen Strukturen.

Ausgehend von diesen beiden Prozessen kann die Elektroformung eine Lösung zur Herstellung einzigartiger und komplexer Produkte sein und ebnet somit den Weg für die grenzenlosen Möglichkeiten ultrapräziser Metallanwendungen.

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Vergleich von Elektroforming und anderen Präzisionstechnologien

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