Leitfaden für das Spritzgießen

Spritzgießen ist ein gängiges Herstellungsverfahren, um Kunststoffteile in großem Maßstab zu produzieren. Die richtige Konstruktion von Teilen für das Spritzgießen ist entscheidend für die Vermeidung von Fehlern, die Kostenkontrolle und das Erreichen des gewünschten Aussehens und der gewünschten Leistung. In diesem umfassenden Konstruktionsleitfaden werden die wichtigsten Überlegungen zur Optimierung von Spritzgussteilen in Bezug auf die Teilegeometrie, die Materialauswahl, die Werkzeugausstattung und die sekundären Arbeitsschritte dargelegt.

Leitfaden für das Spritzgießen

Kritische Designelemente

Bei der Konstruktion von Teilen für das Spritzgießen sind mehrere kritische Elemente zu berücksichtigen:

Abschiedszeilen

Die Trennebene ist die Stelle, an der die beiden Hälften einer Spritzgießform zusammentreffen, um das abgekühlte, erstarrte Teil auszuwerfen. Trennebenen sind je nach Lage, zulässigem Entformungswinkel und Oberflächenbeschaffenheit immer bis zu einem gewissen Grad auf den fertigen Teilen sichtbar. Die strategische Platzierung von Trennlinien kann dazu beitragen, die Sichtbarkeit zu minimieren.

Unterschneidet

Hinterschneidungen beziehen sich auf Teilegeometrien, die überstehen oder eine Störung verursachen, so dass das Teil nicht sauber aus einer einfachen zweiteiligen Spritzgussform entformt werden kann. Übliche Beispiele sind Querbohrungen, Gewinde und Schnapphaken. Hinterschneidungen erhöhen die Komplexität der Werkzeuge und die Kosten. Wenn möglich, sollten die Teile so konstruiert werden, dass Hinterschneidungen durch Techniken wie Entformungswinkel oder Umformungsmerkmale vermieden werden. Unvermeidbare Hinterschneidungen können durch die Verwendung von Seitenkernen und anderen Einsätzen ausgeglichen werden.

Entwurfswinkel

Entformungswinkel sind an allen vertikalen Flächen eines Teils wichtig, um die Reibung zu verringern und ein sauberes Auswerfen aus der Form zu ermöglichen. Ein minimaler Entformungswinkel von 1 bis 2 Grad wird für die meisten Merkmale empfohlen, wobei bei höheren Geometrien oder strukturierten Oberflächen mehr erforderlich ist.

Wanddicke

Eine gleichmäßige Wandstärke über das gesamte Teil ist optimal, um den Materialfluss zu unterstützen, das Verzugsrisiko zu verringern, die Zykluszeiten zu minimieren und die Kosten zu senken. Typische Wandstärkenspezifikationen reichen von 0,060 bis 0,180 Zoll, je nach verwendetem Material. Abschnitte mit unterschiedlichen Wandstärken sollten durch graduelle Übergänge verbunden werden.

Radien und Ecken

Scharfe Ecken konzentrieren Spannungen und führen zu einem früheren Versagen der Teile. Großzügige Verrundungen und Radien sollten nach Möglichkeit an allen Innen- und Außenecken angebracht werden, um die Festigkeit zu erhalten.

Erweiterte Designüberlegungen

Zusätzlich zu den grundlegenden Geometrie- und Entwurfsanforderungen bieten die folgenden Merkmale zusätzliche Teilefunktionen und erfordern zusätzliche Sorgfalt bei der Konstruktion:

Chefs

Vorsprünge dienen als Befestigungspunkte für Einsätze oder selbstschneidende Schrauben. Wenn möglich, sollten dünne Rippen oder Zwickel die Vorsprünge mit den Hauptwänden verbinden, um die Stabilität zu verbessern und Einfallstellen durch Materialschrumpfung zu vermeiden.

Rippen

Rippen verstärken Teile, ohne die Wandstärke zu erhöhen. Rippen sollten in Übereinstimmung mit den Wanddickengrenzen konstruiert werden und an ihrer Basis Verrundungen aufweisen, um Spannungskonzentrationen zu vermeiden.

Einrastende Passungen

Schnappverbindungen ermöglichen den Zusammenbau von Spritzgussteilen ohne Verbindungselemente. Wie bei anderen Vorsprüngen aus der Nennwandgeometrie ist bei vertikalen Wänden mit Schnapphaken eine Verformung erforderlich, um die Entformung zu ermöglichen. Die Dicke im Verhältnis zur Nennwand und die Platzierung erfordern zusätzliche Analysen bei der Konstruktion von Schnapphaken oder Auslegern.

Lebendige Scharniere

Lebende Scharniere fungieren als dünne, flexible Verbindungen zwischen starren Kunststoffsegmenten. Die Materialauswahl ist entscheidend, wobei Polypropylen und Polyethylen, die häufig für Verbraucherprodukte verwendet werden. Die Scharnierdicke, die Längenbegrenzung und die Einbeziehung von Schultern beeinflussen die Haltbarkeit über die erwartete Lebensdauer.

Materielle Erwägungen

Die Materialauswahl beeinflusst das Aussehen der Teile, die Leistungsanforderungen, die Werkzeugoptionen und die erforderlichen Fertigungsverfahren. Einige wichtige Kunststoffalternativen sind:

• Polypropylen (PP) - Preiswertes Harz mit guter chemischer Beständigkeit, das häufig für Konsumgüter und Rohrleitungen verwendet wird
• Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) - Häufige Wahl, wenn im Vergleich zu PP eine höhere Festigkeit und Duktilität erforderlich ist. Wird in Automobil- und Elektronikgehäusen verwendet
• Polycarbonat - Optisch klare, hochfeste Option, wenn Schlagfestigkeit und Formstabilität entscheidend sind
• Polyamid (Nylon) - Bevorzugt für mechanische Teile, die eine höhere Festigkeit, Ermüdung und Verschleißfestigkeit erfordern

Oberflächenbehandlungen

Die Oberflächen von Spritzgussteilen können je nach Vorbehandlung der Form und der übertragenen Texturen unterschiedlich aussehen und sich unterschiedlich anfühlen. Gängige Alternativen nach SPI-Standards sind u. a.:

• SPI-A2 - Glänzende, spiegelähnliche Oberfläche durch Diamantschleifen der Form
• SPI-B1 - Seidenmattes Finish durch Verwendung von 600er Schleifpapier auf der Form
• Formtexturierung - Kundenspezifische kornähnliche Oberflächen, die durch Strahlformen aufgebracht werden

Sekundäre Operationen

Nachgelagerte Schritte wie Montage, Etikettierung, Bedrucken, Schweißen oder Bearbeitung können die Funktionalität der Teile je nach Bedarf erweitern:

• Tampondruck - Verfahren zum Hinzufügen von farbigen Logos, Etiketten und Grafiken auf gekrümmten Spritzgussflächen
• Ultraschallschweißen - Verschmelzen einzelner Formteile durch Hochfrequenzschwingungen
• CNC-Bearbeitung - Ermöglicht höhere Präzisionsmerkmale, die sich nur schwer direkt in geformte Designs integrieren lassen

Quick Design Checkliste

Die folgende Checkliste enthält die wichtigsten Elemente, die bei der endgültigen Gestaltung von Spritzgussteilen zu prüfen sind:

• Einheitliche Wandstärke von 0,060 bis 0,180 Zoll
• Mindestschräglage von 1 Grad an allen vertikalen Flächen
• Radien an allen Innen- und Außenecken
• Stützrippen für isolierte Bosse hinzugefügt
• Zwickel, die die vorstehenden Rippen mit den Nennwänden verbinden
• Schieber, Auswerferstift, Entlüftungsstellen geprüft
• Hinterschneidungen werden nach Möglichkeit beseitigt
• SPI-Standardoberflächenausführung angegeben

Die korrekte Berücksichtigung dieser kritischen Designüberlegungen gewährleistet maßgenaue Teile mit geringeren Fertigungsfehlern und Kosten. Wenden Sie sich an uns, wenn Sie Fragen zur Optimierung Ihrer nächsten spritzgegossenen Komponente oder Baugruppe haben.