Was ist Kleinserien-Spritzguss? Vorteile und Anwendungsfälle
Mit etwas Glück und einem robusten Design stehen Produktingenieure irgendwann vor dem Tag der Abrechnung: Die Nachfrage nach ihren Polymerteilen steigt und weder 3D-Druck noch CNC-Bearbeitung können den erwarteten Produktionsbedarf decken. Dann ist es an der Zeit, in ein Spritzgusswerkzeug zu investieren.
Wenn Sie den traditionellen Weg der Herstellung wählen, sollten Sie sich beeilen. Denn wenn Sie erst einmal ein zuverlässiges Werkzeugbauunternehmen gefunden und in den Werkzeugbau für die Produktion investiert haben, müssen Sie wahrscheinlich Monate auf die Lieferung warten. Ja, der Einzelstückpreis ist attraktiv - zumindest bei höheren Stückzahlen -, aber der Weg dorthin kann eine echte Zitterpartie sein. Zum Glück gibt es eine Alternative: Spritzguss für Kleinserien.
Was ist Kleinserien-Spritzguss?
Das Spritzgießen von Kleinserien ist ein Verfahren, bei dem weniger teure Werkzeuge für geringere Stückzahlen verwendet werden. Es umgeht das soeben beschriebene Paradigma der hohen Stückzahlen - hohe Investitionen, lange Wartezeiten und vor allem Unflexibilität - zugunsten eines viel flexibleren Verfahrens.
Im Gegensatz zu den so genannten "harten" Produktionswerkzeugen werden Kunststoffspritzgussformen für Kleinserien aus Aluminium hergestellt, einem Metall, das für seine leichte Bearbeitbarkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit bekannt ist. Nein, sie halten nicht so lange wie solche aus gehärtetem Werkzeugstahl, aber für Aufträge unter 10.000 Stück sind sie eine kostengünstigere Alternative, die zudem fertige Teile in nur ein oder zwei Wochen statt in mehreren Monaten liefert.
Es gibt viele Möglichkeiten, diese Fertigungstechnologie zu nutzen, aber ganz einfach gesagt, sind Kleinserien eine ausgezeichnete Wahl für Hersteller, die hochwertige Kunststoffteile so schnell und kostengünstig wie möglich herstellen wollen.
Die wichtigsten Vorteile des Kleinserien-Spritzguss
Aber was sind die Vorteile? Zunächst einmal sind Aluminium-Spritzgussformen viel preiswerter als ihre gehärteten Gegenstücke. Wie viel preiswerter, hängt von der Anzahl der Kavitäten, der Teilegeometrie und anderen Überlegungen zur Formgebung ab, z. B. mögliche Hinterschnitte oder Einlegeteilen, aber es genügt zu sagen, dass Sie angenehm überrascht sein werden.
Die Gleichung hat jedoch noch viel mehr zu bieten als Kosten. Kürzere Vorlaufzeiten und die Möglichkeit, schnell zu iterieren, bedeuten kürzere Produktentwicklungszyklen und damit eine schnellere Markteinführung. Dieser Vorteil wird noch dadurch verstärkt, dass es bei unserem Spritzgussservice für Kleinserien keine Mindestbestellmengen gibt, so dass die Kunden nur das bestellen können, was für den aktuellen Bedarf benötigt wird. Und da die Teile aus serienmäßigen Materialien gegossen werden und eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit aufweisen (vergleichbar mit der des 3D-Drucks), eignen sie sich hervorragend für anspruchsvolle Endanwendungen.
Kostenüberlegungen für Kleinserien-Spritzgussteile
Die obige Aussage über die Mindestbestellmenge ist mit einem kleinen, wenn auch wichtigen Vorbehalt versehen. Wie bei jedem Fertigungsverfahren nimmt das Einrichten der Maschine und der Werkzeuge für das Spritzgießen von Kleinserien eine bestimmte Zeit in Anspruch, deren Kosten über diese Auftragsmenge amortisiert werden müssen.
Bevor wir uns einige Anwendungsfälle ansehen, ist es jedoch wichtig, den Begriff "Kleinserie" näher zu definieren. Der allgemeine Schwellenwert für den Übergang von Kleinserien zur Serienfertigung liegt bei 10.000 Teilen. Durch das Angebot von Protolabs Schnellfertigungs-Service haben die Kunden zwei Optionen für den Werkzeugbau: Prototyping-Werkzeuge sind für mindestens 2.000 Schuss garantiert (die meisten halten viel länger), während diejenigen, die unter unser On-Demand-Produktionsangebot fallen, eine Werkzeuglebensdauergarantie genießen - wenn Ihr Aluminiumwerkzeug verschlissen ist, ersetzen wir es kostenlos. Technisch gesehen handelt es sich in beiden Fällen um Kleinserien-Spritzguss, aber je nach Ihrem Mengenbedarf ist ersteres die wirtschaftlichere Option.
In Kombination mit unseren anderen On-Demand-Vorteilen - Erstmusterprüfung, Fähigkeitsberichte, Berichte über die Entwicklung des wissenschaftlichen Formgebungsverfahrens und PPAP, um nur einige zu nennen - haben sich viele Kunden dafür entschieden, ein Aluminiumwerkzeug in Kleinserie zu ihrer endgültigen Werkzeug werden lassen.
Sie suchen nach Stückzahlen im Millionenbereich? Dann ist die Herstellung von Serienwerkzeugen vermutlich die bessere Wahl für Sie. Die andere Seite der Gleichung führt Sie zum 3D-Druck, wo ein Teil bei sehr geringen Stückzahlen oft günstiger ist. Deshalb entscheiden sich viele Hersteller dafür, ihre Prototypen zu drucken, bis sie das endgültige Design festgelegt haben, um dann zum Spritzguss in kleinen Stückzahlen überzugehen.
Ein Techniker nimmt ein Aluminiumwerkzeug unter die Lupe. Aluminiumwerkzeuge kosten viel weniger als Stahlwerkzeuge und sind daher eine gute Wahl für das Prototyping.
Wann wird Kleinserien-Spritzguss eingesetzt?
Welcher Ansatz ist also der beste? Die Antwort hängt von den individuellen Anforderungen Ihres Unternehmens ab. Nehmen wir zum Beispiel einen Hersteller medizinischer Geräte, der ein neues Design erfolgreich auf den Markt gebracht hat, aber angesichts der anhaltenden Marktvolatilität unsicher ist, ob er in ein Serienwerkzeug aus Stahl investieren soll. Das ist ein perfektes Szenario für ein Spritzgusswerkzeug für Kleinserien, da es einen "Pay as you go"-Ansatz für die Produkteinführung unterstützt. Und wenn sich das Medizintechnikunternehmen für ein Stahlwerkzeug entscheidet, dient das Aluminiumwerkzeug in den kommenden Monaten als Überbrückung", bis die Lieferung, Prüfung und Inbetriebnahme des Produktionswerkzeugs abgeschlossen ist.
Damit ist eine weitere häufige Anwendung von Kleinserien angesprochen. Überbrückungswerkzeuge werden nicht nur eingesetzt, um die steigende Nachfrage während der Hochlaufphase der Produkteinführung zu decken. Sie können auch als kostengünstige Versicherungspolice für reifere Programme dienen.
Ein aktuelles Beispiel stammt von einem Haushaltsgerätehersteller, der mehrere Jahre nach der Produkteinführung Qualitätsprobleme hatte. Das Unternehmen war mit wochenlangen Ausfallzeiten konfrontiert und benötigte ein Überbrückungswerkzeug, mit dem die Montagelinie in Betrieb gehalten werden konnte, bis die Reparatur des Produktionswerkzeugs abgeschlossen war. Da das Unternehmen nun eine zweite Form besitzt, kann es diese für unerwartete Nachfragespitzen oder als Backup verwenden, falls das Hauptwerkzeug erneut ausfällt.
Schließlich bietet das Spritzgießen von Kleinserien einen weiteren entscheidenden Vorteil: Es ermöglicht den Konstrukteuren die Optimierung der Formbarkeit und der Produktleistung mit weitaus geringerem Risiko als die Alternative, die darin besteht, direkt vom 3D-gedruckten Prototyp zum Serienwerkzeug aus Stahl überzugehen. Wenn Sie Ihre Entwürfe mit einem Aluminiumwerkzeug testen, können Sie die Entwicklungskosten erheblich senken. Für Branchen wie die Medizintechnik ist es von entscheidender Bedeutung, die Entwicklungszeit zu verkürzen und gleichzeitig die FDA-Hürden mit dem Spritzguss von Kleinserien zu überwinden.
Spritzguss für große Stückzahlen
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