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Der Bedarf an winzigen, sogar mikrometergroßen Teilen hat in den letzten Jahren zugenommen, so dass die Bedeutung der Mikrotechnologien aufgrund des Strebens nach Miniaturisierung zunimmt. Aufgrund der Fähigkeit des Mikrospritzgießens zur Massenproduktion und der relativ niedrigen Produktionskosten kann es als eine der grundlegenden Technologien für die Massenmikrofertigung (Replikation) angesehen werden. Beim Mikrospritzguss werden mit Hilfe von Formen, die über Hohlräume und Kerne verfügen, Geometrien im Mikrometerbereich zu einem Kunststoffprodukt geformt. Der Prozess beginnt mit dem Transport des Materials, das in Form von Paletten vorliegt, aus einem Trichter in eine Plastifiziereinheit, wo es schmilzt und sich verflüssigt. Das geschmolzene Polymer wird dann unter Druck in einen Formhohlraum und einen Kern gespritzt, wo es eine bestimmte Zeit lang unter Druck gehalten wird, um die Materialkontraktion zu berücksichtigen. Wenn die Schmelze in der Form abkühlt, wird das Bauteil ausgestoßen, und der Prozess wird wiederholt. Wenn die Technologie angepasst wird, ermöglicht dieser zyklische Vorgang die Massenproduktion von Mikroteilen. Das Mikro-Spritzgussverfahren ist keine traditionelle Methode Auch wenn sich das Mikrospritzgussverfahren vom Wesen her nicht vom traditionellen Spritzgussverfahren zu unterscheiden scheint, lauern die Herausforderungen in den Details. Wenn geformte Komponenten oder ihre Merkmale klein werden, ergeben sich eine Vielzahl von Herausforderungen: Entformbarkeit (Auswerfen), hohe Aspektverhältnisse (HAR), Durchlässigkeit der Schmelze, Kapillareffekte, fortschrittliche Entlüftungslösungen, extreme Werkzeug- und Einspritztemperaturen, Zögerungseffekte, Probleme bei der Werkzeugherstellung (Mikrobearbeitung) (Werkzeugbruch, Positionierung, Inspektion), Materialauswahl, optische Qualitätskontrolle und Verpackung/Handhabung von Mikroteilen. Verzögerungseffekte beim Mikrospritzguss und Penetrationsprobleme Bildquelle: https://www.researchgate.net/publication/339661059_Flow_and_solidification_of_semi-crystalline_polymer_during_micro-injection_molding Das große Oberflächen-Volumen-Verhältnis vieler Mikroteile führt zu schnellen Abkühlzeiten des eingespritzten Materials in den Werkzeugen. Dies muss bei der Konstruktion des Werkzeugs unbedingt berücksichtigt werden. Trotz der Tatsache, dass Polymere oft einen selbstisolierenden Effekt aufweisen und eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben, kühlen die eingespritzten Materialien an den Wänden der Kavität und des Kerns schnell ab, so dass sie nicht vollständig in die Mikrokavitäten eindringen können. Da Mikrobauteile im Vergleich zu ihrem Volumen dünne Wände und große Oberflächen haben, gleicht sich die Temperatur der Schmelze schnell an die des Werkzeugs an, so dass es immer gut ist, diesen Faktor bereits in der Entwurfsphase zu minimieren. Fortschrittliche Entlüftungslösungen für Mikroformen Um Fehler im Formteil zu vermeiden, die durch Druckluft in der Kavität verursacht werden, muss die ordnungsgemäße Entlüftung gewährleistet sein. Sie ist ein weiterer wichtiger Faktor für die Qualität des gegossenen Mikrobauteils. Wenn die Mikrogeometrien zu klein sind, um normal durch die Trennfuge des Werkzeugs oder durch traditionelle Entlüftungskanäle entlüftet zu werden, ist ein speziell gebauter Mechanismus zur Evakuierung der Luft aus den Mikrokavitäten erforderlich. Eine weitere gute Lösung für dieses Problem ist das Vakuumieren der Kavität vor dem Einspritzen. Diese Technologie muss jedoch noch angepasst und erforscht werden, um zuverlässig eingesetzt werden zu können. Auswechseln von mikrobearbeiteten Einsätzen, nicht der Gussformen Eine weitere häufige Anwendung beim Mikrospritzguss ist die Verwendung von Einsätzen. Zum Beispiel können zum Formen von Mikrofluidikkanälen galvanisierte Nickeleinsätze verwendet werden. Sie können in der Gussform platziert und ausgetauscht werden, um die Möglichkeiten der Mikrobearbeitung beim Werkzeugbau zu erweitern. Der Hauptvorteil einer Gussform mit austauschbaren Einsätzen ist die Möglichkeit, verschiedene Geometrien von Mikroteilen zu testen, ohne die grundlegende Struktur der Gussform zu verändern. In einem Prozess, bei dem das endgültige Werkzeugdesign durch eine Reihe von iterativen Schritten entwickelt wird, in denen Teile gespritzt werden und das Werkzeugdesign überarbeitet wird, senkt die Verwendung von Werkzeugen mit Einsätzen die Gesamtkosten der Prozesseinrichtung. Dieser Vorteil ist jedoch mit einem gewissen Preis verbunden - verschiedene Form- und Einsatzmaterialien weisen bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Verformungen auf, die zu Fehlausrichtungen oder sogar Werkzeugschäden führen können. Auswahl der Materialien für den Mikro-Spritzguss Die Versuchsergebnisse wurden durch die Verwendung verschiedener polymerer Werkstoffe bei der Herstellung von Mikroteilen beeinflusst. Die Verwendung von Materialien mit hoher scherverdünnender Rheologie wird empfohlen, da sie die Werkzeugausfüllung mit dem geringsten Einspritzdruck ermöglichen. Es ist schwierig, das beste Material für jede Anwendung zu bestimmen, ohne es unter verschiedenen Bedingungen zu testen, da ein Wechselspiel zwischen der Art des verwendeten Polymers und dem geformten Bauteil besteht. Viskosität in Mikrokavitäten Die Effizienz der Formgebung wird durch die Eigenschaften des gewählten Kunststoffs, wie Viskosität, spezifischer Wärmekoeffizient und Wärmeausdehnung, beeinflusst. In neueren Studien wurden Messungen der Schmelzviskosität in klein dimensionierten Geometrien unter Verwendung von amorphen ABS- und PS-Harzen mit hoher Fließfähigkeit, PE-Harzen mit niedriger Dichte und POM-Harzen mit hoher Kristallinität durchgeführt. Es ist möglich, die Viskositätswerte aus dem von Drucksensoren aufgezeichneten Druckabfall und dem Schmelzvolumenstrom zu bestimmen. Im Vergleich zu den Daten eines herkömmlichen Kapillarrheometers wurde festgestellt, dass die Viskosität von ABS, PS und POM mit abnehmender Mikrokanalgröße zunimmt. Wandschlupfeffekt Wenn Schmelze durch Mikrokanäle fließt, tritt der Wandschlupfeffekt auf. Der Wandschlupfeffekt führt zu einer stärkeren Viskositätsverringerung bei abnehmender Mikrostrukturgröße. Wenn die Schmelzetemperatur steigt, wird der Wandschlupfeffekt ebenfalls stärker ausgeprägt. Das Verhältnis von Schlupfgeschwindigkeit zu mittlerer Schmelzgeschwindigkeit und die prozentuale Verringerung der Viskosität innerhalb der Mikrokavitäten steigen mit abnehmender Mikrokanalgröße. Es scheint, dass der Wandschlupfeffekt eine dominierende Rolle bei der Viskositätsreduzierung spielt. Mikrogießparameter für hochwertige Mikroteile Im Laufe der Jahre hat sich herausgestellt, dass die folgenden Variablen beim Spritzgießen die Qualität der Teile während der Zykluszeit des Spritzgießens am stärksten beeinflussen: Einspritzdruck Abkühlzeit Temperatur der Gießform Haltezeit Haltedruck Schmelztemperatur Einspritzgeschwindigkeit Es kann eine Vielzahl von guten Kombinationen dieser Parameter geben, um die erforderliche Qualität des Teils zu erreichen, aber es gibt keine einzige Formel, die zu einer allgemeinen Lösung führt. In den meisten Fällen führt das Zusammenspiel mit diesen Variablen zu empirischen Parameterkombinationen, die für jedes Projekt individuell sind. Diese Last lastet auf den Schultern des Mikrogießers, und nur sein Fachwissen bestimmt die richtigen Einstellungen. Mikrogießen im Rahmen der Mikrofertigung Für die Herstellung von Mikrobauteilen aus Polymeren gewinnt die Mikrospritzgusstechnik heutzutage zunehmend an Bedeutung. Dieses Verfahren hat das Potenzial, eine Schlüsselrolle bei der Deckung des Bedarfs an Mikrokomponenten in den Bereichen Biomedizin, Optik und Elektronik zu spielen. Durch die Entdeckung neuer Werkstoffe, Prozesssteuerungen, Simulationstechniken und Methoden zur Qualitätskontrolle macht das Mikrospritzgießen rasche Fortschritte und scheint in der Lage zu sein, die meisten der derzeitigen technologischen Beschränkungen zu überwinden.

Bei der Texturierung (auch Gravur oder Narbung genannt) wird ein Muster auf die Oberfläche der Spritzgussform aufgebracht, um das gewünschte Muster auf dem zu gießenden Kunststoffteil nachzubilden. Die Textur eines Produkts hat einen erheblichen Einfluss auf seine funktionalen und ästhetischen Eigenschaften. Deshalb ist es wichtig, sie vor dem Spritzgussverfahren zu planen. Sie müssen den Texturierungsprozess genau verstehen und wissen, wie die verschiedenen Muster auf die Teile aufgebracht werden. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über den Texturierungsprozess und wie Sie die richtige Textur für Ihre Form auswählen. Beginnen wir mit den Grundlagen. Was ist Oberflächentextur und warum ist sie wichtig? Die Oberflächentextur kann mit drei verschiedenen Parametern beschrieben werden: Welligkeit - Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche, die durch wiederholte zyklische Vibrationen der Texturiermaschine verursacht werden. Lage - beschreibt die allgemeine Richtung des Musters einer Oberfläche. Unebenheit - durchschnittliche vertikale Abweichungen aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Oberfläche und dem Schneid- oder Schleifwerkzeug. Es gibt viele Gründe, ein Produkt zu texturieren, und sie lassen sich in ästhetische und funktionale Zwecke einteilen. Mit der richtigen Textur können Sie die visuelle Attraktivität eines Produkts erheblich verbessern. Tiefere, matte Texturen können dem Produkt mehr Tiefe verleihen oder einen Kontrast zu einer glänzenden Oberfläche schaffen. Je nach dem angestrebten Design kann eine Textur verschiedenen ästhetischen Zwecken dienen. Was die Funktionalität betrifft, so verbessert die Textur die Griffigkeit eines Produkts, was für die Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit entscheidend ist. Darüber hinaus unterstützt die Textur spätere Designänderungen wie das Hinzufügen von Farbe oder Etiketten, da sie die Haftung verbessert. Arten von Kunststoff-Oberflächentexturen Es gibt viele verschiedene Arten von Oberflächentexturen, die durch verschiedene Verfahren erzielt werden können, die Sie später in diesem Artikel kennenlernen werden. Die erste Kategorisierung, die Sie kennen sollten, ist der SPI-Standard (Society of the Plastics Industry - umbenannt in PLASTICS). Er unterteilt die Oberflächen und Texturen in vier Kategorien: Grad A (Hochglanz) - Mit Diamantschleifpapier der Körnung 1.200-6.000 bearbeitet Grad B (Halbglanz) - Poliert mit Schleifpapier der Körnung 320-600 Grad C (matt) - Poliert mit Steinpulver der Körnung 320-600 Grad D (Texturiert) - Sandgestrahlt mit Aluminiumoxid oder Glasperlen Jeder Grad umfasst drei Stufen, die die zulässige Abweichung von der perfekten Textur innerhalb der Kategorie beschreiben. Es stehen also 12 verschiedene Typen zur Auswahl: A1-A3 - Glänzend und glatt, wird häufig bei Produkten wie Spiegeln und Visieren verwendet. B1-B3 - Gut zum Entfernen von Werkzeugspuren, meist für optisch weniger wichtige Teile verwendet. C1-C3 - Die aufgrund ihrer Kosteneffizienz beliebtesten Typen, die für eine Vielzahl von Teilen und Produkten verwendet werden. D1-D3 - Grobe, matte Texturen, die häufig bei Produkten verwendet werden, die einen festeren Griff erfordern, oder aus ähnlichen funktionalen Gründen. Die von Ihnen ausgewählte Qualität wirkt sich aufgrund des Zeit- und Materialaufwands für die Herstellung der Textur erheblich auf die Kosten des Endprodukts aus. So werden beispielsweise Texturen der Güteklasse A durch Diamantschleifen hergestellt, was wesentlich teurer ist als das Polieren mit Sandpapier, das für Texturen der Qualität B verwendet wird. VDI (Verein Deutscher Ingenieure) Eine weitere wichtige Kategorisierung ist der VDI (Verein Deutscher Ingenieure). Es handelt sich um einen Standard für die Formtextur, der von vielen Werkzeugherstellern verwendet wird. Im Gegensatz zu den oben genannten Texturierungsmethoden basieren die VDI-Texturen auf der Elektroerosion (EDM, Electrical Discharge Machining). Diese Texturen haben VDI-Werte, die bei 12 beginnen und in 3-Punkt-Schritten bis zu VDI 45 ansteigen. Die Oberflächenrauhigkeit kann stark variieren. VDI 12 hat eine Rauheit von 0,4µm, während VDI 45 18µm beträgt. Aufgrund dieser Bandbreite können VDI-Texturen für eine Vielzahl von Teilen und Produkten mit unterschiedlichen ästhetischen und funktionalen Anforderungen verwendet werden. Mold-Tech Schließlich gibt es noch die Mold-Tech Spezifikationen für Texturen. Mold-Tech teilt die Texturen ebenfalls in vier Kategorien ein - A, B, C und D. Diese Texturen werden entweder durch Laserveränderung oder chemisches Ätzen des Hohlraums erzeugt. Innerhalb jeder Qualität gibt es viele verschiedene Texturen, die durch fünfstellige Codes gekennzeichnet sind, die die Seriennummern und die Rauheit der Textur widerspiegeln. Oberflächen der Güteklasse A sind am weitesten verbreitet, da sie ein breites Spektrum an Texturen bieten. MT-11010 zum Beispiel hat eine sandähnliche Textur, wie sie in vielen Kunststoffprodukten zu finden ist. MT-11555 hingegen bietet ein Holzplattendesign, das häufig für kosmetische Zwecke verwendet wird. Ob Sie nun Rauten, Schachbrettmuster, Beton oder ein anderes Muster benötigen, mit den Mold-Tech-Optionen erhalten Sie genau die Textur, die Sie benötigen. Es gibt Hunderte von ihnen, so dass es kein Problem sein sollte, die richtige zu finden. Wie Sie sehen können, lassen sich mit vielen Verfahren alle Arten von Oberflächen erzeugen. Lassen Sie uns diese näher erläutern. Wie das Texturierungsverfahren funktioniert SPI-Texturen basieren auf traditionellen Gravurverfahren. So durchlaufen Sie zum Beispiel zwei Schritte, um Grad-D-Texturen zu erhalten. Zunächst wird die Oberfläche mit Steinpulver geglättet. Dann verwendet die Maschine Glasperlen oder Aluminiumoxid zum Strahlen. Beim Trockenstrahlen gibt es keine linearen oder kreisförmigen Bewegungen wie bei den Graden A-C, so dass Sie eine chaotische, ungerichtete Textur erhalten. Wie bereits erwähnt, ist EDM ein Verfahren, das für VDI-Texturen verwendet wird. Dabei wird eine elektrische Entladung zwischen dem Werkstück und der Elektrode oder dem Draht der Maschine erzeugt. Dadurch entsteht ein Funke, der Material vom Teil abträgt und die gewünschte Textur erzeugt. Das chemische Ätzen oder Fräsen schließlich ist ein subtraktives Texturierungsverfahren. Es handelt sich dabei um ein komplexeres Verfahren, das mehrere Schritte umfasst: Der Fotolackfilm wird auf das Material aufgebracht. Glas- oder Mylar-Masken werden angebracht, die das Negativbild der gewünschten Textur enthalten. Hochintensives UV-Licht scheint durch die Masken und vernetzt den Film überall dort, wo das Licht nicht blockiert wird. Der nicht vernetzte Film wird chemisch entfernt, so dass das blanke Metall zum Vorschein kommt. Ein Ätzmittel wird aufgesprüht, das das blanke Metall auflöst und die gewünschte Textur hinterlässt. Wegen der vielen Arbeitsschritte kann die Texturierung manchmal recht teuer sein. Wir zeigen Ihnen, wie Sie die richtige Textur auswählen, um Geld zu sparen. Wie wählt man die richtige Textur? Es ist von entscheidender Bedeutung, die Textur bereits in der Entwurfsphase festzulegen. Denn die Textur des Produkts bestimmt die Materialauswahl und den Entformungswinkel. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Textur Sie wählen sollen, sind hier einige Faktoren zu beachten. Formmaterial Verschiedene Kunststofftypen können sehr unterschiedliche Texturen ergeben, selbst wenn andere Parameter gleich bleiben. Das Gleiche gilt für Additive und Füllstoffe. Sie können die Materialeigenschaften verändern und so die Oberfläche erheblich beeinflussen. Sie können die hier genannten Spezifikationen als Richtschnur für die Wahl des richtigen Materials verwenden. Es ist möglich, Tabellen zu verwenden, die zeigen, welche Texturen für die einzelnen Materialien am besten geeignet sind. Hier gibt es strenge Regeln, die das Rätselraten und Testen weitgehend überflüssig machen. Material der Formwerkzeuge Die gängigsten Materialien für Spritzgusswerkzeuge sind Stahl und Aluminium, aber auch andere Metalle können verwendet werden. Sie müssen wissen, welches Material Sie verwenden werden, da es sich auf die Textur des Produkts auswirkt. Aluminium erzeugt zum Beispiel eine rauere Textur als Stahl. Wenn Sie also tiefere Texturen benötigen, ist Aluminium möglicherweise die bessere Wahl. Werkzeugkosten Es gibt nicht viele Formen, die man automatisch texturieren oder polieren kann. Das gilt nur für die einfachsten Formen, während komplexere Teile oder Produkte oft recht arbeitsintensiv sind. Die Kosten für diese Arbeit können sich mit der Zeit summieren und zu hohen Ausgaben führen. Deshalb sollten Sie bei der Entscheidung über die Beschaffenheit des Produkts auch die Werkzeugkosten im Auge behalten. Denken Sie an die angestrebte Funktionalität und suchen Sie die kostengünstigste Lösung. Einspritzgeschwindigkeit und Temperatur Die Geschwindigkeit, mit der Sie das Material einspritzen, kann die Textur erheblich beeinflussen, ebenso wie die Temperatur. Im Allgemeinen sollten Sie das Material langsamer einspritzen, um eine stärker texturierte Oberfläche zu erhalten. Darüber hinaus führen höhere Temperaturen in der Regel zu glatteren Texturen, so dass dies ein weiterer Parameter ist, den Sie berücksichtigen sollten. Die richtige Textur wählen Wie Sie sehen, ist die Auswahl der besten Textur für Ihr Produkt mit vielen Überlegungen verbunden. Jetzt, da Sie die Details des Texturierungsverfahrens und die verschiedenen Arten kennen, können Sie über die beste Option für Ihre Bedürfnisse nachdenken. Denken Sie daran, das Produkt von Anfang an mit Blick auf seine Textur zu entwerfen. Auf diese Weise lassen sich spätere kostspielige Änderungen im Herstellungsprozess vermeiden.

Bevor Sie mit dem Spritzgussverfahren beginnen, müssen Sie mögliche Änderungen in Betracht ziehen. Aufgrund des subtraktiven Charakters der Spritzgussformherstellung können Sie der Spritzgussform kein zusätzliches Material hinzufügen, sondern es nur herausschneiden. Wenn das Design nicht stimmt, müssen Sie möglicherweise das gesamte Spritzgusswerkzeug ersetzen. Abgesehen von dem oben beschriebenen Szenario kann es vorkommen, dass Sie das Spritzgusswerkzeug austauschen müssen. Dies kann kostspielig und zeitaufwändig sein, weshalb Sie alles tun sollten, um dies zu vermeiden. In diesem Artikel finden Sie einige Tipps für die Planung des Werkzeugwechsels. Doch zunächst wollen wir auf die Situationen eingehen, in denen Änderungen überhaupt möglich sind. Modifizieren oder Nachbauen der Spritzgussform? Ein solider Satz von Gussformen bedeutet eine erhebliche Investition. Zum Glück lohnt sie sich in der Regel, vor allem wenn Sie große Mengen an Kunststoffteilen oder -produkten herstellen. Solange Ihre Produkte keine Änderungen erfordern, bleiben Ihre Stückkosten niedrig. Wenn Ihr Unternehmen wächst, müssen Sie möglicherweise Ihre Produktion ändern. Vielleicht müssen Sie die Größe Ihres Produkts ändern, Merkmale hinzufügen oder entfernen oder das Material wechseln. Sie können einige Änderungen vornehmen, ohne Ihre Gussform ersetzen zu müssen. Dazu gehören: Erweiterung der Teilegeometrie - Sie können in Ihren Werkzeugen schrittweise Metallreduzierungen vornehmen. Auf diese Weise können Sie die Größe des Produkts leicht erhöhen oder seine Geometrie ändern. Die Wandstärke kann erhöht und der Durchmesser der Durchgangslöcher verringert werden. Hinzufügen von Merkmalen - Wenn Sie gut gefertigte Einsätze verwenden, die in den Hohlraum und den Kern Ihrer Gussform passen, sollten Sie in der Lage sein, kleine Merkmale hinzuzufügen - wie Löcher oder Schlitze. Allerdings sollten Sie solche Änderungen zunächst mit Ihrem Konstruktionsteam besprechen. Hinzufügen oder Erweitern von Rippen, Vorsprüngen, Zwickeln - Wenn die Wand oder eine andere Geometrie nicht ausreichend stark ist, können Rippen, Vorsprünge und Zwickel durch Bearbeitung einiger Teile der Gussform hinzugefügt werden. Festere Schnapppassung - Wenn die Passung zweier zusammenpassender Teile nicht ausreichend fest ist, ist es immer möglich, die Passung fester zu machen, aber nicht umgekehrt, daher ist es gut, mit einer lockereren Passung zu beginnen. Material in die Gussform einbringen (das Unmögliche möglich machen) - in manchen Fällen ist es immer noch möglich, den Durchmesser des Lochs zu vergrößern, indem man einfach Stifte einsetzt, die das Loch formen. In einigen extremen Fällen ist es auch möglich, das Material der Gussform wieder anzulöten oder anzuschweißen, so dass es erneut bearbeitet und befestigt werden kann. Ändern der Oberflächengüte – Ein weiterer Vorteil des Spritzgießens besteht darin, dass die Gussformtextur und die Oberflächenrauhigkeit verändert werden können. Wenn zum Beispiel die sandgestrahlte Oberfläche zu weich erscheint, ist es möglich, die Textur durch Erodieren zu bearbeiten. Die einzige Sache ist, dass die Gesamtabmessung des Teils leicht erhöhen kann. Wann immer Sie kleine Änderungen an Ihrem Produkt vornehmen müssen, sollten Sie in der Lage sein, die Gussform entsprechend zu modifizieren. Auf der anderen Seite gibt es einige häufige Änderungen, die einen Austausch erfordern: Verkleinern eines Teils – Sie können zwar etwas Metall aus der Gussform entfernen, aber kein neues hinzufügen. Aus diesem Grund erfordert das Schrumpfen eines Produkts eine neue Gussform. In manchen Fällen können Sie den Kern ändern, aber das reicht oft nicht aus. Änderung der Trennebene – Jede Änderung der Trennebene wirkt sich auf die Anschnitte und Entlüftungen der Gussform aus. Aus diesem Grund erfordern Änderungen der Trennebene neue Gussformen. Änderung der Materialien (bei strengen Toleranzen) – Die Gussformen werden in der Regel mit Blick auf eine bestimmte Harzschrumpfung gebaut. Wenn Sie die Art des Harzes ändern, wird es wahrscheinlich andere Schrumpfungseigenschaften haben, so dass Sie einen neuen Kern- und Kavitätensatz benötigen, um dies zu berücksichtigen. Abgesehen von Produktänderungen müssen Sie die Gussformen möglicherweise aufgrund von Verschleiß ersetzen. Durch den Metall-auf-Metall-Kontakt werden sich Ihre Formen nach einigen Jahren zwangsläufig abnutzen, und da hilft keine Änderung. Tipps für die Modifikation von Spritzgussformen Wenn Ihre Umstände eine Änderung der Gussform zulassen, finden Sie hier einige Tipps für einen reibungslosen Ablauf. 1. Im Voraus vorbereiten Sie sollten alle Änderungen an Ihrem Produkt oder Ihren Gussformen bereits in der Entwurfsphase einplanen. Der Entwurf sollte "stahlsicher" sein, d. h., dass das Metall aus der Gussform entfernt werden kann, um etwaigen Änderungen Rechnung zu tragen. Darüber hinaus sollten Sie alle Produktmerkmale und -parameter im Voraus planen. Wenn Sie sich noch nicht festgelegt haben, sollten Sie sich vergewissern, dass es Raum für Änderungen gibt, die keine neuen Gussformen erfordern. Wenn Sie sich zum Beispiel über die Wandstärke unsicher sind, sollten Sie mit dünneren Wänden beginnen. Sie können die Wandstärke jederzeit durch Bearbeitung der Gussform erhöhen, aber nicht umgekehrt. Das Gleiche gilt für Löcher und Stifte; Sie können nur den Durchmesser des Lochs verringern. Stellen Sie sicher, dass Ihr Konstruktionsteam weiß, wie man mögliche Änderungen an der Spritzgussform berücksichtigt, und Sie ersparen sich später viele Kopfschmerzen. 2. Seien Sie vorsichtig bei Geometrieänderungen Wird Ihr Produkt oder Teil Hinterschneidungen benötigen? Wenn ja, ist dies ein weiterer Punkt, den Sie vor Beginn der Produktion bedenken müssen. Es ist zwar möglich, seitliche Nocken in die Gussform einzubauen, aber das ist eine umfangreiche Änderung, die sich nicht immer rechnet. Die Beseitigung von Hinterschneidungen gilt allgemein als hervorragende Möglichkeit zur Senkung der Produktionskosten. Wenn dies jedoch nicht möglich ist, sollten Sie solche komplexen Merkmale im Voraus planen. 3. Berücksichtigen Sie die Mindestschnitttiefe Wie bereits erwähnt, können Sie einen Teil des Metalls aus der Gussform entfernen, um die Größe des Produkts zu erhöhen oder seine Geometrie leicht zu verändern. Sie sollten jedoch bedenken, dass Sie das Metall nur in festen Schritten entfernen können. Um Metall aus der Gussform zu entfernen, müssen Sie es fräsen, also müssen Sie die minimalen Schnitttiefen einkalkulieren. Zum Beispiel können Sie vielleicht 0,250 mm Metall herausschneiden, aber weniger als das ist möglicherweise nicht möglich. Wenn Sie also planen, Ihr Produkt zu erweitern, müssen Sie sicherstellen, dass die Erweiterung der Schnitttiefe entspricht. 4. Wählen Sie Ihr Harz mit Bedacht Wie stark wird der von Ihnen verwendete Kunststoff während des Formprozesses schrumpfen? Benötigt Ihr Produkt verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Schrumpfungsraten? Wird Ihr Material einen Glasfaserzusatz enthalten (der für die Formen abrasiv ist)? Dies sind einige der wichtigsten Fragen, die Sie beantworten müssen, bevor Sie mit dem Formungsprozess beginnen. Je nach Ausmaß der Schwindungsänderung kann es schwierig bis unmöglich sein, die Gussform so zu verändern, dass sie den Schwankungen Rechnung trägt. Im Internet finden Sie viele Ressourcen mit detaillierten Schrumpfungsraten für jedes Harz. Verwenden Sie diese als Richtlinien für den Bau einer Gussform, die für Ihre Materialien geeignet ist. Wenn Sie verschiedene Kunststoffe testen, ist es immer am besten, für diese höheren Schrumpfungsraten zu konstruieren. Sie können Prototypen mit geringerer Schrumpfung herstellen und die endgültige Gussform dementsprechend konfigurieren. Aluminiumformen eignen sich nicht für abrasive GF-Füllstoffe; daher müssen Stahlformen verwendet werden. Bei der Produktion von Kleinserien und mehreren Zyklen kann Aluminium jedoch hilfreich sein, und daher muss auch das Produktionsvolumen vor dem Werkzeugbau berücksichtigt werden. Sei proaktiv Man sagt, dass ein guter Plan die halbe Arbeit ist. Beim Spritzgießen ist es viel mehr als das. Die Anfangsphasen sind oft die kompliziertesten, aber sie sind Ihre Zeit und Mühe wert. Dies gilt insbesondere, wenn man bedenkt, dass viele Änderungen an den Werkzeugen nicht auf geplante Änderungen, sondern auf Konstruktionsfehler zurückzuführen sind. Um kostspielige Fehler zu vermeiden und sicherzustellen, dass die Produktion nach Plan verläuft, sollten Sie sich die Zeit nehmen, jedes Detail des Entwurfs Ihres Produkts genau zu prüfen. Nur dann können Sie eine Gussform bauen, mit der Sie die Kostenvorteile der Massenproduktion ausschöpfen können. Änderungen an der Gussform werden aufgrund der Amortisation wahrscheinlich sowieso vorgenommen, aber es gibt keinen Grund, sich zusätzlichen Kosten aufgrund von Designfehlern auszusetzen. Denken Sie ein paar Schritte voraus, und Sie werden auf lange Sicht viel Geld sparen.

Spritzgusskosten und Spritzgusswerkzeugskosten berechnen – und sparen Lesen Sie einen detaillierten Überblick darüber, wie die Kosten für Spritzgusskleinserien berechnet werden, und verwenden Sie einen einfachen Rechner (.xlsx), um die Komplexität der Kalkulation von Spritzgussformkosten besser zu verstehen. Download Spritzgussformkosten Dieses Papier richtet sich an all jene, die wirklich nachvollziehen wollen, auf welche Weise Spritzguss Firmen ihre Preise bilden, und warum einen das Ganze ggf. nicht billig vorkommt. Wann immer bei uns unprofessionelle Angebotsanfragen eintrudeln, sollen die folgenden Ausführungen speziell den Vertriebsingenieurinnen die Ängste nehmen und das Thema Projektkosten für alle Beteiligten transparenter machen. ​ Inhaltstabelle: ​ Schaubild-Übersicht Zu Beginn: die Grundlagen Disclaimer ​ Auf dem Weg zum Optimum Grenzen von Projekt und Anlagen Ein Budget deklarieren (Off-Topic) Die drei Eingabehauptwerte Der vierte Eingabehauptwer: Berechnung der Hohlraumzahl Oberflächenbehandlung Unterm Strich Abhängige, unabhängige Regelparameter Spritzguss Kostenkalkulation Kunststoff Rohstoff Kalkulation Kostenkalkulation Formenbau Produktionskosten (Formkosten) Kostenrechnung Spritzguss Optimale Kosten: was in den Kostenvoranschlag einfließt Mikrospritzgießen – der Favorit bei kleinen Mengen Was Sie hier lernen (eine Schaubild-Übersicht): ​ Zu Beginn: die Grundlagen ​ Sollten Sie mit den gängigen Spritzgussverfahren und -definitionen nicht vertraut sein, so schauen Sie sich am besten erst einmal die folgenden Themenpunkte an: ​ Der Kunststoff-Spritzguss: Das unbekannte Wesen. Injection molding is a serial production technology where molten thermoplastic pallets are injected in the molds. Cooled plastic solidifies and when the mold opens it is ejected as a brand new plastic part. Read more here . Gussform? Werkzeugbau? Was ist das? Tooling is the process of mold machining. Mold is a 3D designed part ‘subtracted’ or carved out (milled) out of the block of metal (usually steel or aluminum). It is obvious that most of engineering know-how is condensed in this stage. Mold making is the core of injection molding technology and thus it has the biggest fraction of NRE cost. Hohlraum? Kern? Was ist das? Since mold has two sides core and cavity take place in one or another. They are used to shape the injected plastic. In other words, the core forms the internal shape of the part and the cavity - external. It is worth to mention that by default cavity numbers can be distributed only in such a way: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 48… This is because only than equal runner distances are possible for equal pressure distribution. Disclaimer ​ Zweck dieser Arbeit ist, die Grundprinzipien der Kostenrechnung für den Spritzguss zu vermitteln. Die dazu angeführten Beispiele sind zwecks Anschaulichkeit vereinfacht. In der Praxis kommen häufig viele weitere, hier unbeachtete Faktoren hinzu, die deutlich abweichende Kalkulationsergebnisse zur Folge haben können. Kein Projekt gleicht dem anderen. Die hier vermittelte Spritzguss-Kalkulationsmethode liefert dennoch eine solide Wissensgrundlage, die sich im Wesentlichen auf die spezifischen Einzelheiten und Anforderungen komplexerer Projekte übertragen lässt. ​ Auf dem Weg zum Optimum ​ Dass das Einschätzen von Spritzguss-Kosten von etlichen Variablen abhängig ist, dürfte schon beim ersten Blick auf das obenstehende Schaubild klar sein. Wie soll man sich in diesem Variablenwald nicht verirren? Wie soll man das Optimum ermitteln, die perfekte Balance aus Preis und Kosten, die Anbieter wie Abnehmer gleichermaßen gerecht wird? Ein mathematisches Problem, das naturgemäß zunächst einiger Referenzpunkte bedarf: hier das Festlegen maßgeblicher Eingabevariablen. ​ Grenzen von Projekt und Anlagen ​ Im vorliegenden Fall bilden die Bedürfnisse des Kunden, der eine Angebotsanfrage stellt, den Ausgangspunkt: eine lange Kette aus Produktionsprozessen, deren einzelne Glieder sich gegenseitig beeinflussen. Ein Kunde, der etwas von sich hält, sollte idealerweise folgende Rahmendaten spezifizieren: ​ Produktionsmengenspanne Vorlauf-Zeitspanne Budget-Spanne CAD-Pläne des Gussteils Eingesetztes Material Toleranzen Oberflächenbehandlung ​ Budget. Ernsthaft? (Off-Topic) Ist das Deklarieren einer Budget-Spanne nicht gleichbedeutend mit einem Verlust eines Verhandlungshebels? Schon, aber erfahrenere Kunden wollen vermeiden, dass sich die Erstellung eines Kostenvoranschlags ewig hinzieht, weil das Spritzgussunternehmen etliche Varianten für unterschiedliche Budgets zusammenstellt. Beispielsweise können eine Beseitigung automatisierter Inserts auf Kosten der Vorlaufzeit oder schlicht eine Erhöhung der Hohlraumzahl (mehr dazu weiter unten) eine drastische Budget-Einsparung ermöglichen. Soll der Dienstleister hellsehen, was davon der Kunde vorzieht und wie dessen weitergehende Pläne ausschauen? Zudem sind erfahrenere Kunden mit den Preisspannen bestens vertraut, sodass sie sich auf Budgets mit Verhandlungspuffern verzichten können. Idealerweise sollten Kunde wie Dienstleister ein Interesse an transparenten Verhandlungen haben, denen der Kostenvoranschlag lediglich als Ausgangspunkt dient – darum geht’s. Sinn und Zweck von Preistransparenz ist, maximal effiziente Fertigungsprozesse und -ziele zu ermitteln, bei denen beide Parteien gewinnen – statt auf kurzsichtige einseitige Kapitalvorteile abzuzielen. Die drei Eingabehauptwerte (zurück zum Thema) Drei Eingabehauptvariablen lassen sich aus den Projektlimits (via Angaben aus der Angebotsanfrage ) herleiten: Produktionsmengenspanne (z.B. 20.000-50.000 Stück) Vorlauf-Zeitspanne (z.B. 1-2 Monate) Projektkostenspanne (z.B. 1.000-5.000 €) Dass diese initialen Eingabedaten den Ausgangspunkt der gesamten Spritzguss-Preis und -kostenkalkulation bilden, sollte intuitiv einleuchten. Menge, Zeitraum, Preisrahmen: Das sind die Dinge, die den Spritzgussanbieter wirklich interessieren. Es gibt allerdings noch einen weiteren wichtigen Faktor, der auszuwerten ist, um dem Kunden den optimalen Kostenvoranschlag vorlegen zu können. Der vierte Eingabehauptwert (Hohlraumkalkulation) Der Entwurf, das Material und die Toleranzen – also die übrigen drei Eingabewerte aus der Angebotsanfrage – unterliegen den Grenzen der Anlagen. Sie alle beeinflussen sich gegenseitig und tragen zum vierten wesentlichen Eingabewert bei: die Menge der Kavität. ​ 1. [Entwurf + Material] → [Flächen- + Druckverteilung] → Klemmkraft → Hohlraumzahl ​ A1 – Flächenverteilung v. 1 Hohlraum samt Gusskanal; Fn – die für n Hohlräume erforderliche Klemmkraft; Fm – Klemmkraft der Maschine; f – Koeffizient (empirisch ermittelt); Qn – Hohlraumzahl (Qn = 1, 2, 4, 8, 16, 32, 48); Qmax – Obergrenze der Hohlraumzahl, begrenzt durch die Dimensionen der Maschine ​ Limits: Fn≤Fm; 1 PA1fQn Qn

Impressum ​ ​ Mircromolds℠, UAB Technoprojektai; ​ Nalšios g. 11, Vilnius, LT-14332, Litauen; info@micromolds.de , +4915223969041, +37063444885; VAT: LT100008148310 CEO: Dominykas Turčinskas

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