Design Regeln für Spritzguss Prototypen

Um Spritzguss Prototypen innert weniger Werktage zu produzieren, müssen wir ein Spritzgusswerkzeug anfertigen und dieses dann mit dem gewünschten Kunststoff, Silikon oder Pulvermaterial befüllen. Dazu gilt es einige Designvorgaben zu beachten. Diese dienen einerseits der Herstellbarkeit, garantieren andererseits aber auch ein optimales Ergebnis.

Agile Injection System

Maximale Grösse der Spritzgussbauteile

Jeder Fertigungsprozess hat seine Grenzen, wenn es um die Grösse der herzustellenden Bauteile geht. Die im 3D Druck Verfahren hergestellten Prototypenwerkzeuge eignen sich nur für kleine Bauteile. Das hat insbesondere drei Gründe:

  • Standzeit: Je grösser das Bauteil, desto kürzer die Standzeit der Werkzeuge. Auch wenn Injex schnell und günstig Ersatzwerkzeuge fertigen kann, lohnt es sich nicht, wenn für jedes Bauteil eine neue Form benötigt wird.
  • Kosten: Die Kosten von additiv gefertigten Werkzeugen steigt mit deren Volumen. D.h. wenn ein Bauteil in allen Dimensionen um Faktor 2 skaliert wird, steigt das Volumen des Werkzeuges um Faktor 8. Das überträgt sich direkt auf die Kosten.
  • Toleranzen: Wir fertigen sehr harte und mechanisch belastbare Werkzeuge. Trotzdem sind diese nicht so steif wie Stahlformen. Daher führen grössere Oberflächen zu mehr Deformation und daher zu schlechteren Toleranzen.

Fazit: Je grösser das Bauteil, desto teurer ist das Werkzeug und desto teurer sind die Bauteile. Gleichzeit geht Präzision verloren.

Daher lohnt sich der Prozess nur für kleine Bauteile. Das maximale Schussgewicht ist abhängig von der Verarbeitungstemperatur und dem gewählten Material:

Material Maximales Bauteilgewicht [g] Bemerkung
Standardkunststoffe 10  
Technische Kunststoffe 6 / 4 Unverstärkt / Verstärkt
Hochleistungskunststoffe 3  
Silikone und Elastomere 15  
Metalle und Keramiken 10 – 50g / 3 – 7 ccm Hängt stark von der Dichte ab


Draft Angles

Entformungsschrägen

Entformungswinkel helfen dabei, das fertige Spritzgussteil einfacher aus dem Werkzeug entfernen zu können. Je nach Material und Anwendung können diese Winkel unterschiedlich sein. Grundsätzlich gilt aber, dass mindestens 1° Entformungswinkel vorhanden sein sollte.

Bei Sonderanwendungen, wie zum Beispiel Zahnrädern, kann auf die Entformungsschräge verzichtet werden. Wenn das der Fall ist, muss das unbedingt bei der Anfrage und/oder auf der technischen Zeichnung vermerkt werden

Wandstärken

Das Spritzgussverfahren eignet sich sehr gut für die Herstellung von dünnwandigen Bauteilen. Wandstärken bis zu einem Millimeter stellen selten ein Problem dar. Wenn dünnere Wände gefordert sind, muss die Fliessfähigkeit des Materials berücksichtigt werden. Auch die Länge des Fliessweges, den das Material vom Anguss bis in den hintersten Ecken des Bauteiles zurücklegen muss, ist ein entscheidender Faktor.

Viele Materialien weisen eine sehr hohe Fliessfähigkeit auf oder es stehen spezielle Modifikationen zur Verfügung, um die Fliessfähigkeit zu erhöhen. Bei der richtigen Auslegung des Spritzgussteils und der passenden Materialwahl, sind Wandstärken von bis zu 0.5 mm und weniger möglich.

Toleranzen

Toleranzen

Grundsätzlich arbeiten wir nach ISO-2768-m. Einzelne Funktionsmasse können nach vorheriger Absprache auch nach den fein-Toleranzen gefertigt werden.

Häufig gibt es jedoch einen besseren Weg als das strikte Einhalten von Toleranzen. Wenn beispielsweise eine Passung zu einem Gegenstück gefordert ist, kann das Gegenstück beigestellt werden und wir testen die Passung direkt vor Ort und nehmen Änderungen am Werkzeug vor, falls notwendig.

Complexity and Undercuts

Hinterschnitte

Hinterschnitte können problemlos mit unserem flexiblen Werkzeugbau abgebildet werden. Kostentechnisch macht deren Vermeidung jedoch immer Sinn, wenn möglich. Falls gewünscht, können wir Hilfestellung beim Design solcher Bauteile bieten und Inputs zur Umgehung von Hinterschnitten geben.

Bei komplexen Geometrien sind Hinterschnitte aber häufig unumgänglich. Für diese Fälle haben wir ein ganzes Arsenal an Werkzeugkomponenten auf Lager. So können nicht nur Schieber eingesetzt werden, sondern auch komplexere Hilfsmittel wie beispielsweise Kernzüge oder Faltkerne.