9 vermeidbare Fehler beim Entwerfen von Spritzgussteilen

1. Ungleichmäßige Wandstärken bei Spritzgussteilen vermeiden

Bei Spritzgussteilen sorgt eine möglichst gleichmäßige Wandstärke für größere Festigkeit. Bei ungleichmäßigen Wänden kann es zum Beispiel in dünneren Abschnitten zu Einfallstellen oder Verformung kommen. Wenn an manchen Stellen jedoch dünnere Wände benötigt werden, sollte ihre Stärke mindestens 40–60 % der angrenzenden Wände betragen. Auch stellen manche Werkstoffen spezifische Anforderungen an die Wandstärke, damit ein festes Teil entsteht. Achten Sie also auf die technischen Daten des Werkstoffs, um sich später Probleme zu ersparen.

2. Auf allmähliche Übergänge von dick zu dünn achten

Niemand will Teile, die ihre Form nicht halten. Deshalb hier ein paar Tipps, wie sich das vermeiden lässt. Nach dem Auswerfen aus der Spritzgussform müssen die Teile abkühlen. Dünne Bereiche kühlen dabei schneller ab als dicke. Diese Temperaturdifferenz kann zu schwächeren Bereichen führen, wodurch Einfallstellen und Verformung auftreten können. Die Lösung besteht darin, abrupte Unterschiede in der Wandstärke zu vermeiden. Besser ist es, für allmähliche Übergänge zwischen dicken und dünnen Wänden zu sorgen. Die Mühe lohnt sich bestimmt.

3. Vorsicht bei C-förmigen Spritzgusteilen

Egal wie man sie dreht und wendet: C-förmige Teile sind ohne Stützen einfach nicht fest genug. Schlecht konzipierte Spritzgussteile neigen zur Verformung, besonders bei Verwendung glasfaserverstärkter Werkstoffe. Faserverstärkte Materialien werden wegen ihrer zusätzlichen Festigkeit und ihrer Hitzebeständigkeit gewählt. Fasern im Kunststoff wirken durch die Ausrichtung ihrer Moleküle Schwindungseffekten entgegen, sowohl in amorphen als auch in teilkristallinen Materialien. Aber bei Temperaturänderung dehnen sich die Fasern nicht aus und ziehen sich nicht zusammen, darum ist bei faserverstärkten Materialien die Schwindung in Faserrichtung oft geringer.

Durch diese uneinheitliche Schwindung können sich C-förmige Teile aus faserverstärkten Werkstoffen sogar noch stärker verformen als solche aus unverstärktem Material.

4. Geeignetes CAD-Dateiformat wählen

Manchmal erhalten wir CAD-Dateien, die aus STL-Dateien übersetzt wurden. STL-Dateien werden für den 3D-Druck akzeptiert, bei Spritzgussteilen können sie jedoch Probleme verursachen. Das liegt daran, dass sie die Oberfläche der Teile mithilfe von Dreiecken beschreiben und daher ihrer tatsächlichen Krümmung nicht gerecht werden.

Das heißt, dass wir für solche Designs kein Angebot erstellen können. Wir müssen sie zurücksenden und um Änderungen bitten, was Sie zusätzliche Zeit kostet.

Geben Sie Ihre Entwürfe stattdessen mithilfe von CAD-Software wie zum Beispiel SOLIDWORKS, Inventor, Pro-E oder Catial als STEP-Dateien unter genauer Angabe der Wandstärken aus. Damit sind sie sofort startklar.

5. Radien beim Spritzguss mit Bedacht anbringen

Radien gelingen in einem Spritzgussteil nicht immer wie gewünscht. Verwenden Sie Radien nur dort, wo sie tatsächlich benötigt werden, zum Beispiel zur Vermeidung scharfer Kanten, die ein Endbenutzer berühren könnte, oder dort, wo sie aus Funktionsgründen erforderlich sind, wie an der Einführungsöffnung einer Baugruppe.

Manchmal werden Innenecken wichtiger Merkmale mit Radien versehen, um eine stabilere Geometrie zu erhalten. Innenradien können auch beim Materialfluss helfen. Durch richtig positionierte Eckradien lassen sich im Allgemeinen stabilere Spritzgussteile erzielen.

Bringen Sie Radien nur an Stellen an, wo sie benötigt werden, zum Beispiel zur Vermeidung scharfer Außenkanten, die ein Endbenutzer berühren könnte, oder dort, wo sie aus Funktionsgründen erforderlich sind, zum Beispiel an der Einführungsöffnung für eine Baugruppe.

6. Vorsicht bei Trennebenen und Radien für den Spritzguss

Trennebenen stellen immer eine interessante Herausforderung für Design und Fertigung dar. In der Regel sollen sie möglichst unauffällig sein. Bei der Entscheidung über ihre Position spielen ästhetische und mechanische Gesichtspunkte eine Rolle. Aber Vorsicht! Wenn Sie versuchen, eine Kehle oder einen Radius um eine Trennebene anzubringen, erhalten Sie vielleicht unerwünschte kleine Hinterschneidungen in der Form oder sogar einen Gussgrat.

7. Hinterschneidungen bei Spritzgussteilen möglichst vermeiden

Hinterschneidungen erschweren den Auswurf von Teilen aus der Form. Manchmal werden sie durch Techniken wie Seitenschieber oder lose Formeinsätze bewältigt, aber das bedeutet aufgrund der höheren Komplexität längere Fertigungszeit und höhere Kosten. Wenn es möglich ist, Hinterschneidungen zu vermeiden, geht die Fertigung auf jeden Fall schneller.

8. Notwendigkeit kosmetischer Oberflächen bestimmen

Kosmetische Oberflächen sind vielleicht das Puzzleteil, das beim Design am häufigsten übersehen wird. Wenn Sie sie nicht brauchen, dann bestellen Sie sie auch nicht. Sie können jederzeit zurückgehen und künftige Teile mit kosmetischen Oberflächen versehen, falls nötig. Dies ist eine weitere Möglichkeit, Zeit und Geld zu sparen. Wenn Sie noch Fragen haben, können Sie sich gerne an unsere Anwendungstechniker wenden, um spezifische Oberflächenqualitäten zu besprechen. Beachten Sie auch, dass ein Rundum-Finish mehr Zeit in Anspruch nimmt als ein Finish für bestimmte Flächen.

9. Separates Angebot je Teil anfordern 

Baugruppen bestehen aus verschiedenen Teilen, und manchmal soll nur eines der Teile kalkuliert und gefertigt werden. Aber auch wenn Sie die Kosten für alle Elemente der Baugruppe wissen möchten, sollten Sie für jedes Teil ein separates Angebot anfordern. So wissen wir genau, worauf sich das Angebot beziehen soll, was den Prozess beschleunigt.

Kosmetische Oberflächenqualitäten sind nicht immer nötig, doch Protolabs bietet eine Palette an Oberflächenbehandlungen an. Beispiele sind SPI-A2, eine Diamantpolitur mit Grad Nr. 2, und PM-T2, eine strukturierte Oberfläche, die durch mittleres Perlstrahlen erzielt wird.

Allgemeine Spritzgussregeln, die immer gelten

Neben den oben erläuterten Punkten hier einige bewährte Erfolgsmethoden. Es empfiehlt sich bei allen Spritzgussdesigns, diese Empfehlungen zu beachten.

Formschluss-Schräge
Bei Formschluss zwischen den Formkomponenten ist eine Schräge von mindestens 3 Grad erforderlich, um haltbare, robuste Formen zu erzielen.

Text/Beschriftung
Um eine erhabene Beschriftung auf einem Teil zu erhalten, lassen Sie die Schrift in die Form einfräsen. So entstehen in der Form versenkte Schriftzeichen, die als erhabene Schrift auf das Teil übertragen werden. Das Einfräsen von Schrift in die Form geht schnell und erlaubt eine kurze Bearbeitungszeit. Um eine klare, deutliche Schrift zu erzielen, muss die Strichstärke mindestens 0,508 mm betragen.

Formschräge/Dicke
Für unser Standard-Spritzgussverfahren kommt Hochgeschwindigkeitsfräsen zum Einsatz. Als Faustregel gilt: 1 Grad Formschräge per 25,4 mm (1 Zoll) Tiefe und genügend Dicke, damit das Schneidwerkzeug eindringen kann.

Schub und Zug beim Spritzguss
Unnötige Hinterschneidungen beim Spritzguss sind nach Möglichkeit zu vermeiden (siehe Punkt 7). Schub/Zug-Formen sparen im Vergleich zu Formen mit zusätzlichen Komponenten oder Mechanismen nicht nur Geld, sondern können Ihnen auch Zeit sparen.

Zusammenfassung

Wie immer kann ein Designtipp nicht auf alle Fehler eingehen, die wir aus Entwürfen für den Spritzguss kennen, aber diese „Top 9“ bilden eine gute Basis. Sehen Sie sich unsere Spritzguss-Designempfehlungen an, um mehr zum Thema zu erfahren.  

Weitere Hilfe erhalten Sie von unseren Anwendungstechnikern unter +49 (0) 89 905002 22, oder senden Sie eine E-Mail an [email protected]. Um Ihr nächstes Design-Projekt noch heute zu starten, laden Sie einfach ein 3D-CAD-Modell hoch, und Sie erhalten innerhalb weniger Stunden ein interaktives Angebot.