So vermeiden Sie kostspielige Fehler beim Spritzgießen

Geoff Giordano | 11. August 2022

Um die mit dem Spritzgießen verbundenen Kosten zu senken, ist die Priorisierung der Formbarkeit der Teile während der Entwurfsphase von entscheidender Bedeutung. Durch die Optimierung der Formbarkeit von Anfang an können Tausende von Dollar eingespart werden.

Laut einem Prozessexperten ist die Wandstärke der wichtigste Gesichtspunkt bei der Gestaltung der Formbarkeit, dicht gefolgt von der Optimierung des Auswurfs aus der Form.

Um zu dicke oder zu dünne Wände zu vermeiden, ist laut Spritzgussingenieur Jack Rulander von Protolabs in Maple Plain, MN, eine Wandstärke zwischen 0,040 und 0,140 Zoll (1,0 bis 3,5 mm) ideal. Das Unternehmen bietet umfassendes Know-how in der digitalen Fertigung.

„Zu dicke Designs neigen zu Hohlräumen/Einfallstellen/starker Schrumpfung, was häufig zu Verwerfungen führt“, rät Rulander. „Wenn die Wand zu dünn ist, kommt es zu Verzögerungen, bei denen der Schmelzfluss langsamer wird oder auf einem bestimmten Weg stoppt. Dies führt zu Rissen, schwachen Verbindungslinien, kurzen Schüssen und vielem mehr.“

Um einen optimalen Teileauswurf zu erreichen, fuhr er fort, sollten Ingenieure mindestens eine Grad Formschräge hinzufügen, um sicherzustellen, dass Auswerferstifte und -klingen die Teile leicht aus einer Form lösen. Die Wahl des Materials spielt eine entscheidende Rolle dabei, wie viel Formschräge benötigt wird, denn „halbkristallin weist häufig eine hohe Schrumpfung auf, während amorphe Materialien im Allgemeinen eine geringe Schrumpfung aufweisen.“ Textur und Oberflächenbeschaffenheit spielen ebenfalls eine Rolle. Beim Teileauswurf können Hinterschnitte und interne Merkmale vorhanden sein Probleme und müssen möglicherweise neu gestaltet werden, um eine erfolgreiche Formung zu ermöglichen.

Das endgültige Erscheinungsbild des Teils sei ein weiterer Gesichtspunkt bei der Teile- und Prozessgestaltung, betonte Rulander. „Spritzgussteile weisen außerdem Angussreste und Hilfslinien von Trenn-/Absperrflächen auf. Anschnitte, die am häufigsten vorkommen, bieten viel Flexibilität bei der Platzierung, können aber im Vergleich zu anderen Optionen auch größere Anschnitte hinterlassen. Aus kosmetischen Gründen Teilen ist es wichtig, die ideale Stelle zu finden, an der diese Markierung weniger sichtbar ist. Bei Funktionsteilen können dieselben Markierungen oder Grate (überschüssiger Kunststoff) auf Trenn-/Absperrflächen die Dichtung beeinträchtigen.“

Die Optimierung von Form, Passform und Funktion von Formen in der Prototyping-Phase ist eine Aufgabe, die sich ideal für die schnelle Designflexibilität des 3D-Drucks eignet, die es Designern ermöglicht, mehrere Teileiterationen zu bewerten, bevor sie in kostspielige Formen für eine kostengünstige Massenproduktion investieren.

Rulander warnte jedoch: „Während der Prototyping-Phase ist es von entscheidender Bedeutung, das Endergebnis im Auge zu behalten, denn was in einem 3D-gedruckten Teil gut funktioniert, lässt sich möglicherweise nicht auf das Spritzgießen übertragen. Versuchen Sie, während der Prototyping-Phase beim Design das Spritzgießen im Hinterkopf zu haben.“ kann schnell zum Formen größerer Mengen übergehen, anstatt wieder ans Zeichenbrett zu gehen.“

Um kostspielige Fehler zu vermeiden, gab Rulander folgende Tipps:

Während der Pandemie war Protolabs ein wichtiger Beratungspartner bei der Entwicklung des Aura-Beatmungsgeräts von Aura Project, einem kostengünstigen Lebensretter, der von gemeinnützigen Organisationen, Nichtregierungsorganisationen und kleinen Krankenhäusern eingesetzt werden soll, um unterversorgten Gemeinden zu helfen.

Protolabs stellte dem kleinen Entwicklerteam von Aura Multi Jet Fusion 3D-Druckdienste zur Verfügung, um während der Prototyping-Phase die regulatorischen Hürden der FDA zu überwinden, erklärte Rulander.

„Während der Arbeit mit 3D-gedruckten Teilen nutzte das Aura-Team die digitale Angebotsplattform von Protolabs, um in weniger als einer Stunde schnelle Angebote und DFM-Analysen für Spritzgussteile zu erhalten“, bemerkte er. „Die Möglichkeit, gleichzeitig immer wieder genaue Angebote für IM-Teile zu erstellen, half dem Team dabei, festzustellen, ob sich jede Designänderung am 3D-gedruckten Prototyp lohnen würde, als am Ende auf IM für Produktionsteile umgestiegen wurde.“

Mit einem optimalen Design, das durch strenge Vorabbewertung verfeinert wurde, wechselte Aura zur Spritzgussproduktion mit 500 Einheiten pro Monat, „was etwa 6.000 Teilen pro Monat von Protolabs entspricht“, so Rulander.

Die vollständige Protolabs/Aura-Fallstudie können Sie hier lesen.

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