Tiefziehwerkzeuge aus dem 3D Drucker: Praxisbericht

Stand: April 2026 · Lesezeit ca. 5 Minuten

Was ist Thermoformen?

Beim Thermoformen werden thermoplastische Kunststofffolien oder -platten unter Wärme umgeformt. Druckluft und Vakuum pressen das erweichte Material in oder über ein Formwerkzeug — das sogenannte Tiefziehwerkzeug. Nach dem Abkühlen behält das Teil die Geometrie der Form.

Das Verfahren ist eine wirtschaftliche Alternative zum Spritzguss, besonders bei kleinen und mittleren Stückzahlen. Typische Thermoformteile finden sich im Maschinenbau (Verkleidungen, Abdeckungen), in der Baumaschinenindustrie (Kotflügel, Innenverkleidungen) und im Konsumgüterbereich (Kühlgeräte-Innenbehälter, Verpackungen).

Der Engpass liegt beim Werkzeug: Konventionelle Tiefziehformen aus CNC-gefrästem Aluminium kosten je nach Größe und Komplexität 2.000 bis 20.000 € und haben Lieferzeiten von mehreren Wochen. Für Prototypen, Musterbau und Kleinserien ist das ein erheblicher Kostenblock.

Anwendungsfall: 3D-gedruckte Tiefziehformen

Das Unternehmen 3D-Printingsolutions (Sven Doll) bündelt Expertise aus Mechatronik, Maschinenbau, Polymerwissenschaft und Thermoformung. Im Rahmen eines Kundenprojekts stellte sich die Frage: Lässt sich ein funktionsfähiges Tiefziehwerkzeug per FFF 3D Druck herstellen — statt es konventionell fräsen zu lassen?

Eingesetzt wurden zwei Meltingplot Drucker: der MBL 136 (136 Liter Bauraum) und der MBL 480 (480 Liter Bauraum). Gedruckt wurde ein 4-fach-Musternest — also eine Werkzeugform mit vier identischen Kavitäten, die in einem Thermoformzyklus vier Teile gleichzeitig erzeugt.

Das Ergebnis

Beide Werkzeughälften — Positiv- und Negativform — wurden erfolgreich gedruckt. Die Negativform zeigt die vier Kavitäten mit sauberer Konturführung, die Positivform bildet die korrespondierenden Erhebungen exakt ab. Die „MUSTER“-Beschriftung auf dem Werkzeug belegt, dass es sich um ein Validierungswerkzeug für den Musterbau handelt.

Der Funktionsnachweis wurde erbracht: Die orangefarbenen Kunststoffteile passen formschlüssig in die gedruckte Negativform. Das Werkzeug hielt den Thermoform-Prozessparametern (Temperatur, Vakuum, Druck) stand und produzierte maßhaltige Teile.

Damit ist belegt, dass FFF-gedruckte Formen für industrielle Thermoform-Prozesse geeignet sind — ein Verfahren, das bisher fast ausschließlich auf CNC-gefrästen Metallwerkzeugen basierte.

Vorteile gegenüber konventionellen Tiefziehformen

• Kostenreduktion: Kein CNC-Fräsen, kein externer Werkzeugbau. Die Werkzeugkosten reduzieren sich auf etwa 20 % der Kosten einer vergleichbaren CNC-gefrästen Aluminiumform
• Durchlaufzeit: Vom CAD-Modell zur fertigen Form in Tagen bis wenigen Wochen — statt Wochen oder Monaten beim konventionellen Werkzeugbau
• Designfreiheit: Komplexe Kavitätengeometrien, Hinterschnitte und integrierte Vakuumkanäle sind ohne Mehrkosten realisierbar
• Iterationsfähigkeit: Konstruktionsänderung? Neuer Druck. Keine Umrüstkosten, kein erneuter Fräsauftrag
• Musterbau: Ideal für Validierungswerkzeuge, Erstmuster und Kleinserien — genau dort, wo konventionelle Werkzeuge unwirtschaftlich sind

Eine ausführliche Kostenrechnung für 3D-gedruckte Werkzeuge finden Sie in unserem Artikel Werkzeugkosten senken mit 3D Druck.

Material und Prozessanforderungen

Tiefziehwerkzeuge müssen den thermischen und mechanischen Belastungen des Thermoform-Prozesses standhalten. Die Anforderungen hängen vom zu formenden Material ab:

• Temperaturbeständigkeit: Je nach Folienmaterial liegen die Thermoform-Temperaturen zwischen 120 und 200 °C. Das Werkzeugmaterial muss diese Temperaturen dauerhaft ohne Verformung ertragen
• Formstabilität: Unter Vakuum und Druckluft darf sich das Werkzeug nicht verziehen oder aufweiten
• Oberflächengüte: Die Werkzeugoberfläche bildet sich auf dem Thermoformteil ab. Je glatter die Oberfläche, desto höher die Teilequalität

Geeignete Filamente für Thermoformwerkzeuge sind temperaturbeständige, faserverstärkte Materialien wie PA6 CF HT (Dauereinsatz bis 200 °C, Zugfestigkeit 170 MPa) oder PPS CF (bis 260 °C). Für niedrigere Thermoform-Temperaturen kann auch ABS oder PETG ausreichen. Detaillierte Materialdaten finden Sie unter Hitzebeständige Kunststoffteile 3D drucken.

Vom MBL zum CHX 350: Noch mehr Möglichkeiten

Die beschriebene Anwendung wurde mit Druckern der MBL-Serie realisiert. Seit 2024 bietet Meltingplot mit dem CHX 350 ein Nachfolgemodell, das für anspruchsvolle Industriematerialien optimiert ist:

• Geschlossener Bauraum mit aktiver Beheizung (bis 80 °C): Reduziert Warping und Eigenspannungen bei technischen Kunststoffen — entscheidend für maßhaltige Werkzeuge
• 400 °C Hotend: Ermöglicht den Druck von Hochleistungspolymeren wie PPS CF und PEKK, die Temperaturen weit über 200 °C standhalten
• Automatische Filamentkalibrierung: Kompensiert Chargenschwankungen im Filament automatisch — reproduzierbare Ergebnisse ohne manuelle Einstellung
• 880 × 422 × 943 mm Bauraum: Große Thermoformwerkzeuge in einem Stück drucken, ohne Teilen und Kleben

Was bereits mit der MBL-Serie funktioniert hat, lässt sich mit dem CHX 350 auf höhere Temperaturbereiche, größere Werkzeugabmessungen und anspruchsvollere Materialien skalieren.

Fazit

3D-gedruckte Tiefziehwerkzeuge sind keine Theorie — dieser Praxisbericht belegt, dass FFF-gedruckte Formen im industriellen Thermoform-Prozess funktionieren. Der Ansatz eignet sich besonders für den Musterbau, Prototypenwerkzeuge und Kleinserien, wo konventionelle CNC-Werkzeuge zu teuer und zu langsam sind. Die Kombination aus niedrigen Werkzeugkosten, kurzer Durchlaufzeit und hoher Iterationsfähigkeit macht den 3D Druck von Thermoformwerkzeugen zu einer wirtschaftlich sinnvollen Alternative.