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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.

Auch wenn Spritzguss ein kosteneffizientes Verfahren für die Massenproduktion ist, verursacht es doch Kosten, die sich im Laufe der Zeit summieren können. Irgendwann stellen Sie vielleicht fest, dass die Kosten pro Stück höher sind, als Sie es sich vorstellen können. Das kann verschiedene Gründe haben, vor allem die Zeit, die für die Herstellung der Werkzeuge benötigt wird. Je komplexer ein Teil ist, desto länger dauert seine Herstellung, was die Kosten in die Höhe treibt. Auch die Materialien spielen eine große Rolle, denn manche sind leichter zu formen als andere. Zum Glück gibt es viele Möglichkeiten, die Kosten für das Spritzgießen zu senken. Sehen wir uns einige der effektivsten Methoden an. 1. Vorausschauend denken (subtraktiver Charakter der Werkzeugbearbeitung) Sobald ein Teil in die Produktion geht, sind Änderungen am Werkzeug nicht mehr möglich - Sie können der Gussform kein Material mehr hinzufügen. Aus diesem Grund müssen Sie den Prozess im Voraus planen. Angenommen, die Wand ist aufgrund eines Fehlers in der Konstruktionsphase zu dick. Sie können die Wand nicht dünner machen, also brauchen Sie eine völlig neue Gussform. Um dies zu vermeiden, könnten Sie mit einer dünneren Wand beginnen, da Sie sie bei Bedarf jederzeit dicker machen können. 2. Analyse der Struktur des Produkts Bevor Sie mit dem Produktionsprozess beginnen, sollten Sie die Struktur des Teils genau analysieren, um die Bereiche zu ermitteln, die sich am stärksten auf die Qualität und Funktion auswirken. So können Sie beispielsweise Bereiche feststellen, in denen ein Zwickel besser ist als ein massiver Bereich. Zögern Sie nicht, vor der Produktion Änderungen an der Konstruktion vorzunehmen, denn dadurch können Sie langfristig Geld sparen. 3. Materialien mit Bedacht wählen Sie sollten zwar immer eine hohe Produktqualität anstreben, aber fragen Sie sich, ob Sie den gleichen Standard auch mit kostengünstigeren Materialien erreichen können. Vielleicht brauchen Sie kein hochwertiges Kunststoffharz, um Qualität und Haltbarkeit zu gewährleisten. Niedrigere Optionen mit den richtigen Additiven können alle Anforderungen erfüllen, ohne den gleichen Aufwand zu verursachen. 4. Überdenken Sie Ihre Gussformen Es ist nicht immer eine gute Idee, in Stahlformen zu investieren. Auch wenn ihre Leistung unbestreitbar ist, könnten Sie zu viel Geld ausgeben, wenn Sie das Teil auch mit anderen Gussformen herstellen können. Prüfen Sie, ob Sie mit Aluminiumgussformen die gewünschten Ergebnisse erzielen können. In einigen Fällen können Sie auch 3D-gedruckte Optionen verwenden, wenn dies nicht im Widerspruch zu den Produktspezifikationen steht. Wenn das Teil nicht größer als 20 cm³ ist, können Sie auch Mikroformen verwenden. 5. Unnötige Funktionen eliminieren Unter dem Gesichtspunkt des Budgets ist ein gutes Produkt nicht dasjenige, das mit Funktionen überladen ist, sondern dasjenige, das Qualität und Funktionalität ohne unnötige Extras gewährleistet. Bestimmte Funktionen erfordern Verfahren wie Perlstrahlen oder EDM, die mit hohen Kosten verbunden sein können. Überlegen Sie daher, welche Funktionen Ihr Produkt haben soll und wie viele davon Sie wirklich brauchen. 6. Verringerung der Zykluszeit Die Abkühlung des Kunststoffs bis zum Erreichen eines festen Zustands nimmt etwa 85 % der Zykluszeit beim Spritzgießen in Anspruch. Die Verkürzung der Kühlzeit ist natürlich die beste Möglichkeit, die gesamte Zyklusdauer zu verkürzen. Versuchen Sie, die Schmelzetemperatur zu senken, ohne den Prozess zu unterbrechen. Jede noch so kleine Senkung kann Ihnen mit der Zeit eine Menge Ressourcen sparen. 7. Verwenden Sie keine automatischen Schieberegler Wenn Sie große Mengen komplexer Teile produzieren, sind automatische Schieber durchaus sinnvoll. Sie lohnen sich aber nur bei hohen Stückzahlen. Bei geringen Stückzahlen ist es vielleicht besser, sich für die manuelle Arbeit zu entscheiden. Auf diese Weise vermeiden Sie überhöhte Ausgaben für ein Verfahren, das Sie nicht unbedingt benötigen. 8. Optimierung des Produktdesigns Wie bereits erwähnt, sollte die Kostensenkung bereits in der Entwurfsphase beginnen. Anstatt das Produkt sofort nach Fertigstellung des Entwurfs in die Produktion zu geben, sollten Sie ihn daraufhin überprüfen, ob Sie Änderungen vornehmen können, die den Formgebungsprozess vereinfachen und unnötige Kosten vermeiden. So können Sie beispielsweise durch die Beseitigung von Hinterschneidungen komplexe Werkzeuge überflüssig machen und die Zeit und die Kosten für das Gießen drastisch reduzieren. Sie sollten auch auf die Oberflächengestaltung achten. Sie tragen zwar zweifellos zum Aussehen und zur Funktion des Produkts bei, doch sollten Sie nicht zu viel für kosmetische Merkmale ausgeben. 9. Durchführen einer DFM-Analyse Aufbauend auf den obigen Ausführungen ist es immer eine gute Idee, eine DFM-Analyse (Design for Manufacturability) durchzuführen. Abgesehen von den konstruktiven Aspekten ermöglicht Ihnen die Analyse einen genauen Blick auf Ihr gesamtes System, um festzustellen, ob Verbesserungen möglich sind. Kostenreduzierung ist eines der Hauptziele einer DFM-Analyse, so dass Sie sicher sein können, dass die Bewertung detaillierte Informationen über alles liefert, was Sie tun können, um die Kosten zu senken. 10. Überprüfung der Teiletoleranzen Enge Toleranzen sind nicht immer notwendig. Sie sind nur zu rechtfertigen, wenn der Ertrag der Investition groß genug ist, um die damit verbundenen Kosten zu decken. Bei Lego®-Bausteinen beispielsweise sind die Toleranzen extrem eng (10 Mikrometer), aber das ist notwendig, um die Konsistenz zu gewährleisten, und wird durch die Einnahmen mehr als gerechtfertigt. Nicht alle Produkte erfordern dies, also geben Sie die Toleranzen an, die für die Funktion des Produkts tatsächlich erforderlich sind. Auf diese Weise können Sie die Kosten für Formgebung und Produktion sowie die verbleibenden Wartungskosten senken. 11. Automatisierung von Prozessen Ihr Spritzgussverfahren sollte konsistent und effizient sein. In vielen Fällen kann dies durch manuelle Arbeit nicht gewährleistet werden. Natürlich müssen einige Schritte des Prozesses manuell durchgeführt werden, aber Sie sollten nach Möglichkeiten suchen, so viele davon wie möglich zu automatisieren. Möglicherweise können Sie die Kommissionierung, Stapelung und Palettierung von Teilen automatisieren. Sie können sogar die Sortierung automatisieren und Toleranzalarme einrichten. Je nach Ihrem genauen Prozess sollten Sie zumindest einige Schritte automatisieren können, also zögern Sie nicht, dies zu tun. Selbst scheinbar unbedeutende Änderungen können sich summieren und die Kosten erheblich senken. Verbessern Sie Ihr Geschäftsergebnis Wir hoffen, dass die hier gegebenen Tipps Ihnen eine Vorstellung davon vermittelt haben, wie Sie Ihre Spritzgusskosten senken können. Zugegeben, nicht alle sind universell auf jedes Projekt anwendbar, aber es gibt bestimmt etwas, das Ihre Effizienz verbessern und Ihnen mehr Geld sparen kann. Ein Gleichgewicht zwischen Kostensenkung und Qualität zu finden, ist alles andere als einfach. Es erfordert viele Überlegungen und eine sorgfältige Planung. Wenn Sie bereits in der Entwurfsphase über Ihr Budget nachdenken, können Sie unnötige Kosten vermeiden. Ändern Sie Ihren Prozess nach und nach, und Sie werden einen Standard erreichen, der Ihre Gewinne maximiert, ohne die Funktionalität des Produkts zu beeinträchtigen.

Wie ein Produkt aussieht und sich anfühlt, kann einen großen Unterschied für seinen Wert ausmachen. Deshalb ist die Wahl der richtigen Oberflächengüte für Spritzgussteile so wichtig. Die Oberflächengüte beim Spritzguss geht jedoch über die Ästhetik hinaus, denn sie kann die Gebrauchstauglichkeit eines Produkts erheblich beeinflussen. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die verschiedenen Arten von Oberflächengüten und wie Sie die richtige auswählen. Doch zunächst müssen wir eine wichtige Unterscheidung treffen. Oberflächengüte vs. Textur Obwohl sie oft synonym verwendet werden, sind Oberflächengüte und Oberflächentextur nicht dasselbe. Die Oberflächengüte bezieht sich auf den allgemeinen Zustand der Oberfläche. Die Textur hingegen ist ein quantitatives Merkmal eines Materials, das sich aus drei Hauptfaktoren zusammensetzt: Lage, Welligkeit und Rauhigkeit. Betrachten Sie die Textur als eine Unterkategorie der Oberflächengüte. Mit anderen Worten, die Oberflächengüte umfasst neben der Textur auch andere Merkmale wie die Beschichtung (Lackierung oder Eloxierung). In der Praxis bedeutet dies, dass Sie unterschiedliche Verfahren für die Endbearbeitung und die Texturierung verwenden. Nachdem wir nun die Terminologie erklärt haben, wollen wir uns nun der Bedeutung der Oberflächengüte eines Produkts widmen. Warum Sie beim Spritzguss von Kunststoff unterschiedliche Oberflächengüte verwenden sollten? Wie bereits erwähnt, wirkt sich die Oberflächengüte auf viele der Haupteigenschaften eines Produkts aus. Im Einzelhandel zum Beispiel kann die Oberflächengüte den wahrgenommenen Wert eines Produkts aufgrund seiner Ästhetik bestimmen oder beeinflussen. Außerdem kann sie einige Unvollkommenheiten des Produkts verbergen, z. B. Einfallstellen oder Linien. Die Oberflächenbeschaffenheit bestimmt bis zu einem gewissen Grad auch die Funktionalität des Produkts. Viele Produkte erfordern einen festen Griff, um richtig benutzt werden zu können, wie z. B. Fitnessgeräte. In diesem Fall sollte die Oberfläche rutschfest sein. Eine falsche Ausführung kann ein teurer Fehler sein. Um dies zu vermeiden, wollen wir uns mit den verschiedenen Oberflächenarten befassen. Erläuterung der verschiedenen Arten von Oberflächengüten beim Kunststoffspritzguss Gussformhersteller und Konstrukteure müssen ein Produkt im Voraus planen, um sicherzustellen, dass die Oberflächengüte zu den spezifischen Merkmalen und Materialien passt. Um dies zu erleichtern, hat die Society of the Plastics Industry (SPI) Normen für die Oberflächengüte festgelegt, an die sich alle am Prozess Beteiligten halten können. Die Normen umfassen 12 verschiedene Oberflächengüten, die in vier Gruppen (A, B, C und D) eingeteilt sind. Diese Kategorien beschreiben die Rauheit der Oberfläche und reichen von glänzenden und glatten bis zu stumpfen und rauen Oberflächen. Es ist wichtig, diese Klassifizierung zu verstehen, da sie Richtlinien dafür liefert, welche Oberflächengüte für welches Material zu verwenden ist. Wenn Sie zum Beispiel mit ABS arbeiten, wählen Sie am besten eine Oberfläche zwischen B-3 und D-2. Für Acryl ist es jedoch am besten, A-1 bis A-3 zu verwenden. Der SPI ist auch wichtig, um die Art der Oberflächenbehandlung zu bestimmen. Die Oberflächen C-1 bis C-3 werden beispielsweise mit feinem Steinpulver poliert. D-1 bis D-3 verwenden die gleiche Methode, werden aber anschließend trocken gestrahlt. SPI ist nicht der einzige Standard, den es gibt. Sie sollten auch den VDI (Verein Deutscher Ingenieure) in Betracht ziehen. Dabei handelt es sich um eine internationale Norm für matte Oberflächenstrukturen. VDI-Oberflächen werden in der Regel mit EDM (Elektroerosion) bearbeitet, obwohl auch traditionelle Techniken wie Sandpapier oder Steintexturierung anwendbar sind. Die Mold-Tech-Spezifikationen (MT) klassifizieren die Oberflächen je nach Texturtiefe und Seriennummer. MT-Oberflächen können durch chemisches Ätzen und Laserbearbeitung des Formhohlraums erzeugt werden. Woher wissen Sie angesichts der vielen Optionen, welche Oberfläche Sie verwenden sollten? Sehen wir uns an, wie man die richtige Oberfläche auswählt. Was ist bei der Auswahl einer Oberfläche zu beachten? Es gibt einige Faktoren, die Sie bei der Entscheidung über die Oberflächengüte in Betracht ziehen sollten. Hier sind einige der wichtigsten. 1. Einspritzgeschwindigkeit und Temperatur Im Allgemeinen führt eine schnellere Einspritzung immer zu einer glatteren und glänzenderen Oberfläche, unabhängig von anderen Parametern. Kombiniert man dies mit höheren Werkzeugtemperaturen, so erhält man eine glänzende SPI-Oberfläche. Niedrigere Temperaturen und Einspritzgeschwindigkeiten erfüllen zwar andere Anforderungen, führen aber nicht zu einer so glatten Oberfläche. Wenn Sie die Einspritzgeschwindigkeit erhöhen, können Sie auch die Sichtbarkeit der Bindenähte aufgrund der geringeren Faserorientierung verringern. 2. Wahl der Gussform Die gewählte Gussform spielt eine entscheidende Rolle für die Oberflächengüte. Sie können die Gussform aus verschiedenen Metallen herstellen, wobei Aluminium und Stahl die am häufigsten verwendeten sind. Selbst zwischen diesen beiden Materialien können Sie sehr unterschiedliche Oberflächen erzielen. Wenn Sie keine besonders glatte oder glänzende Oberfläche benötigen, sollte ein Aluminiumwerkzeug ausreichen. Wenn ein Produkt jedoch eine geringe Rauheit erfordert, ist es am besten, ein Werkzeug aus gehärtetem Stahl zu verwenden. 3. Werkstoffe Es gibt eine breite Auswahl an Materialien, die beim Spritzgießen verwendet werden. Jedes hat spezifische Eigenschaften, die sich auf die Oberfläche auswirken, unabhängig vom Spritzgussverfahren und seinen Parametern. Bestimmte Kunststoffe lassen sich zum Beispiel leichter glätten als andere, und man muss diese Eigenschaften kennen, um die gewünschte Oberfläche effizient zu erzielen. An dieser Stelle lohnt es sich, die SPI-Spezifikationen zu beachten. Zur Vereinfachung finden Sie hier eine kurze Kompatibilitätsliste nach SPI-Sorten: Grad A - Acryl, PC Grad B - Nylon, PP, Polystyrol, ABS, HDPE Grad C - Nylon, PP, Polystyrol, ABS, HDPE Grad D - Nylon, PP, Polystyrol, ABS, HDPE, TPU Wichtig ist auch, dass Sie sich die Zusatzstoffe merken, die Sie dem Harz beimischen, da sie dessen Eigenschaften stark verändern können. So verringert Ruß beispielsweise die Oberflächenrauheit, während Glasfaser den Glanz verringert. 4. Funktionalität Die Oberflächengüte beim Spritzguss hat nicht nur Auswirkungen auf die Funktionalität des Endprodukts aus Sicht des Benutzers. Sie kann auch andere Fertigungsstufen beeinflussen. Nehmen wir an, das Produkt wird lackiert. In diesem Fall sollten Sie sich nicht für eine glatte Oberfläche entscheiden, da dies die Haftung der Farbe erschwert. Das Gleiche gilt für das Aufbringen von Etiketten - hier ist eine gewisse Rauheit erforderlich, damit die Etiketten haften. Behalten Sie daher bei der Wahl der Oberfläche immer das Endprodukt im Auge. Kennen Sie die Oberflächengüte beim Spritzguss Wie Sie sehen, ist die Wahl einer Oberfläche eine wichtige Entscheidung, die eine Menge kritisches Denken erfordert. Falls Sie es noch nicht getan haben, sollten Sie sich mit den hier genannten Arten und Spezifikationen vertraut machen, da deren Kenntnis für die Wahl der richtigen Oberfläche entscheidend ist. Am besten entscheiden Sie sich bereits in einem frühen Stadium des Herstellungsprozesses für eine Oberfläche. Wie bereits erwähnt, wirkt sich die Oberflächengüte auf viele andere Entscheidungen aus, die Sie in späteren Phasen treffen. Nehmen Sie sich etwas Zeit, um über das Design und die Funktionalität des fertigen Produkts nachzudenken, berücksichtigen Sie den Formgebungsprozess und wählen Sie die Oberfläche, die all diese Faktoren perfekt ergänzt

Beim Spritzgießen ist die Wandstärke eines der wichtigsten Designelemente. Die Wahl der richtigen Wandstärke beim Spritzgießen gewährleistet, dass der Hersteller das Aussehen und die Formbarkeit des Teils optimiert. Außerdem wird dadurch die Leistung des Werkzeugs verbessert, was zu niedrigeren Herstellungskosten führt. Die meisten Hersteller nutzen die Prototyping-Phase, um verschiedene Wandstärken und ihre Auswirkungen auf das resultierende Teil zu testen. Dennoch gibt es einige bewährte Verfahren, die die meisten Hersteller befolgen, um sicherzustellen, dass sie die richtige Wandstärke für das Spritzgießen auswählen. Dieser Artikel befasst sich mit diesen bewährten Verfahren, dem Problem der Wandgleichmäßigkeit und erklärt, warum Gleichmäßigkeit bei der Konstruktion einer Gussform so wichtig ist. Die Wichtigkeit der Gleichmäßigkeit der Wandstärke beim Spritzguss Die Gleichmäßigkeit gewährleistet, dass jede für ein Teil verwendete Wand die gleiche Stärke aufweist. Der wichtigste Vorteil ist, dass eine einheitliche Wandstärke die Konsistenz bei der Herstellung mehrerer Teile gewährleistet. Die Hersteller müssen sich keine Gedanken über veränderte Fließ- oder Kühlraten machen, wenn die Schmelze von dicken zu dünnen Wänden wechselt oder umgekehrt. Stattdessen erhalten sie einen gleichmäßigen Durchfluss und eine gleichmäßige Kühlung. Die Beibehaltung einer gleichmäßigen Dicke verbessert auch die Spannungsverteilung des Teils, minimiert die Schrumpfung und ermöglicht es den Herstellern im Allgemeinen, bei der Herstellung ihrer Gussformen Geld zu sparen. Was passiert, wenn die Wandstärke beim Spritzguss nicht gleichmäßig ist? Wenn ein Hersteller keine einheitliche Wandstärke beibehält, muss er bei seiner Konstruktion und der Art und Weise, wie er die Schmelze in die Gussform einspritzt, Schwankungen in der Dicke berücksichtigen. Wird dies nicht beachtet, kann dies zu einer Reihe von Problemen führen. Verzug kann auftreten, wenn das Teil aufgrund unterschiedlicher Wandstärken eine ungleichmäßige Schrumpfung erfährt. Dies äußert sich in der Regel durch Verdrehungen und Biegungen im Teil. An den dicksten Abschnitten unebener Wände bilden sich häufig Einfallstellen. Diese kleinen Einfallstellen entstehen, weil die Schmelze nicht vollständig in der Gussform abkühlen kann. Ungleiche Wandstärken können zu unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten und damit zur Bildung von Fließlinien führen. Wenn die Schmelze von einem dünnen in einen dicken Abschnitt fließen soll, können kurze Schüsse Probleme verursachen. Ein Kurzschuss entsteht, wenn die Schmelze im dünnen Abschnitt des Werkzeugs vorzeitig abkühlt, so dass sie nicht in den dickeren Abschnitt fließen kann. Ungleiche Wandstärken führen zu Problemen bei der Kühlung. Die Schmelze in den dickeren Bereichen des Teils braucht länger zum Abkühlen als die in den dünneren Bereichen. Dies kann zu den bereits erwähnten Problemen mit kurzen Schüssen führen. Uneinheitliche Abkühlzeiten können jedoch auch andere optische Fehler verursachen und den Fertigungsprozess verlängern. Die besten Praktiken für die Auswahl der geeigneten Wandstärke Es ist nicht immer möglich, eine einheitliche Wandstärke für ein Spritzgussteil zu erhalten. Aber selbst in diesen Fällen können die Hersteller einige bewährte Verfahren anwenden, die Abweichungen berücksichtigen und ihnen helfen, so viel Einheitlichkeit wie möglich zu erreichen. Die Richtlinien für die Wandstärke des Schmelzmaterials verstehen Das für die Schmelze verwendete Material spielt eine große Rolle bei der Bestimmung der idealen Wandstärke eines Teils. Jedes Material ist anders, wobei einige geringere Toleranzen für die Wandstärke aufweisen als andere. Im Folgenden finden Sie einen nützlichen Überblick über einige der gängigsten Schmelzmaterialien: ABS: 1,143 mm - 3,556 mm Acetal: 0,762 mm - 3,048 mm Acryl: 0,635 mm - 12,7 mm Flüssigkristall-Polymer: 0,762 mm - 3,048 mm Langfaserverstärkte Kunststoffe: 1,905 mm - 27,94 mm Nylon: 0,762 mm - 2,921 mm Polycarbonat: 1,016 mm - 3,81 mm Polyester: 0,635 mm - 3,175 mm Polyethylen: 0,762 mm - 5,08 mm Polyphenylensulfid: 0,508 mm - 4,572 mm Polypropylen: 0,889 mm - 3,81 mm Polystyrol: 0,889 mm - 3,81 mm Polyurethan: 2,032 mm - 19,05 mm Die Einhaltung dieser Empfehlungen gewährleistet, dass der Hersteller Probleme mit der Kühlung und der Durchflussmenge vermeidet. Wenn die Wandstärke variiert, sollte sie schrittweise angepasst warden Gleichmäßigkeit ist nicht immer möglich, vor allem wenn einige Bereiche eines Teils dicker sind als andere. In diesen Fällen müssen die Hersteller den Übergang von dick zu dünn oder umgekehrt sorgfältig steuern. Änderungen der Wandstärke sollten schrittweise erfolgen, da plötzliche Änderungen zu Kühlungsproblemen führen können. Das Beispiel des direkten Übergangs von einer dünnen Wand zu einer dicken Wand trifft zu, da dieser plötzliche Wechsel zu den bereits erwähnten kurzen Schüssen führen kann. Befolgen Sie die besten Praktiken für die Gleichmäßigkeit der Wände Um eine gleichmäßige Wandstärke zu erreichen, wenden die Hersteller verschiedene bewährte Verfahren an: Unabhängig von den Abweichungen sollten alle Wände innerhalb des empfohlenen Stärkebereichs für das verwendete Material liegen. Verwenden Sie Rippen, um hohe Wände zu verstärken. Bringen Sie Radien an Innenecken an, um diese zu verstärken und die Spannung zu verringern, die zu Verformungen führt. Vermeiden Sie scharfe Ecken, lange freitragende Bereiche und schlecht konstruierte Vorsprünge. Achten Sie auf einen gleichmäßigen Luftzug, um unnötige innere Spannungen zu vermeiden. Als Faustregel gilt, dass für jeden Zentimeter der Hohlraumtiefe ein Grad Luftzug verwendet werden sollte. Verwenden Sie Kernbohrungen oder Zwickel, um Einfallstellen und Schattenbildung zu vermeiden Intelligente Anpassungen der Geometrie eines Teils können die durch suboptimale Wandstärken verursachten Spannungen abbauen. So kann ein Hersteller beispielsweise Teile in Form von Hanteln entkernen. Diese Technik ähnelt dem Entkernen eines Apfels, da dabei Querschnitte des Materials entfernt werden, während der stabile Kern an Ort und Stelle bleibt. Das Entkernen kann dazu beitragen, Einfallstellen zu vermeiden und den Materialverschleiß zu verringern. Außerdem werden durch die Verwendung von Zwickeln lange und dünne Wände verstärkt, wie sie beispielsweise für Kistendeckel erforderlich sind. Dies verhindert Schattenbildung, die entsteht, wenn ein Bereich des Teils schneller abkühlt als ein anderer. Verstehen Sie die wichtigsten Eigenschaften des Materials Die empfohlene Wandstärke des Materials für das Spritzgießen ist nicht die einzige Überlegung, die ein Hersteller in Bezug auf das Material anstellen muss. Er muss bei der Auswahl des zu verwendenden Materials auch die Eigenschaften des vorgesehenen Produkts berücksichtigen. Zu den Schlüsselfragen für diese Überlegungen gehören: Kann das Material lackiert werden oder kann der Hersteller der Schmelze vor dem Einspritzen Farbstoffe hinzufügen? Benötigt das Teil eine hohe Beständigkeit gegen ultraviolettes Licht oder Chemikalien? Soll das Teil extremen Temperaturen ausgesetzt werden? Soll sich das Teil bei starker Belastung biegen können? Wird das Teil in einer elektromagnetischen Umgebung verwendet? Die Kenntnis der Antworten auf diese Fragen gewährleistet, dass der Hersteller ein geeignetes Schmelzmaterial auswählt. Mit dem ausgewählten Material kann er dann die Konstruktion des Teils an die empfohlene Wandstärke dieses Materials anpassen. Befolgen Sie die Regel der angrenzenden Wandstärken Die Regel der angrenzenden Wanddicke besagt, dass die Dicke einer Wand nicht weniger als 40 bis 60 % der angrenzenden Wand betragen sollte. Wird dieser Prozentsatz unterschritten, entstehen dünne Abschnitte eines Teils, bei denen es zu kurzen Schüssen kommen kann. Darüber hinaus müssen die Hersteller diese Regel befolgen und gleichzeitig die empfohlenen Wandstärken für das Spritzgießmaterial einhalten. Probleme mit der Wand vermeiden Beim Spritzgießen gibt es für einen Hersteller viele Aspekte zu beachten. Die Wandstärke ist einer der wichtigsten Punkte, da plötzliche Abweichungen in der Dicke zu optischen und strukturellen Mängeln führen können. Ideal ist eine gleichmäßige Wandstärke. Wenn dies nicht möglich ist, muss der Hersteller die Herstellbarkeit berücksichtigen, indem er die in diesem Artikel beschriebenen bewährten Verfahren zur Berücksichtigung von Wandstärkenschwankungen anwendet.

Das Spritzgussverfahren ermöglicht den Herstellern eine schnelle Herstellung von Teilen. Bei diesem Verfahren wird eine Gussform verwendet, in die ein geschmolzenes Material, eine sogenannte Schmelze, gegossen wird. Das Design dieser Gussform ist entscheidend für die optische und strukturelle Integrität des Teils. Fehler in der Konstruktion einer Gussform können zu einer Reihe von Defekten führen, darunter Verformungen, Einfallstellen und Fließlinien. Dieser Artikel soll Herstellern helfen, schlechte Entscheidungen bei der Konstruktion von Formen zu vermeiden, die zu fehlerhaften Teilen führen, indem er einige wichtige Grundlagen für die Konstruktion von Spritzgussformen vermittelt. Tipp Nr. 1 - Beibehaltung einer gleichmäßigen Wandstärke Die Beherrschung der Wandstärke des Teils ist der Schlüssel zu einem hochwertigen Produktdesign. Eine uneinheitliche Wandstärke kann dazu führen, dass sich die Schmelze beim Abkühlen in eine feste Gussform verzieht. Dies führt zu Einfallstellen, die sich optisch negativ auf das Teil auswirken. Die Beibehaltung einer gleichmäßigen Wandstärke hilft, Einfallstellen zu vermeiden. Natürlich ist es nicht immer möglich, die gleiche Wandstärke für das gesamte Teil zu verwenden. Wenn eine Wand dicker sein muss, sollte sie nicht mehr als 15 % dicker sein als die für das Teil verwendete Nennwand. Außerdem variiert die Wandstärke je nach dem für das Teil verwendeten Material. Im Folgenden sind die empfohlenen Wandstärken für die gängigsten Spritzgussmaterialien aufgeführt: ABS: 1,143 mm - 3,556 mm Acetal: 0,762 mm - 3,048 mm Acryl: 0,635 mm - 12,7 mm Flüssigkristall-Polymer: 0,762 mm - 3,048 mm Langfaserverstärkte Kunststoffe: 1,905 mm - 27,94 mm Nylon: 0,762 mm - 2,921 mm Polycarbonat: 1,016 mm - 3,81 mm Polyester: 0,635 mm - 3,175 mm Polyethylen: 0,762 mm - 5,08 mm Polyphenylensulfid: 0,508 mm - 4,572 mm Polypropylen: 0,889 mm - 3,81 mm Polystyrol: 0,889 mm - 3,81 mm Polyurethan: 2,032 mm - 19,05 mm Tipp Nr. 2 - Befolgen Sie die Richtlinien zur Vermeidung von Einfallstellen Neben der Beibehaltung einer gleichmäßigen Wandstärke können die Hersteller Einfallstellen verhindern, indem sie für die richtige Platzierung von Rippen, Anschnitten und Schraubdomen sorgen. Dabei sind drei Richtlinien zu beachten: Vermeiden Sie die Anbringung von Rippen, Anschnitten oder Schraubdomen auf der Rückseite von kosmetischen Oberflächen. Die Basis der Rippen sollte nicht mehr als 60 % der Wandstärke betragen. Die Höhe einer Rippe sollte nicht mehr als das Dreifache der Wandstärke betragen. Tipp Nr. 3 - Ausgabe von Entwurfsdateien in einem geeigneten Format Die Grundlagen der Spritzgussformkonstruktion beschränken sich nicht auf die physische Herstellung der Spritzgussform. Selbst etwas so Einfaches wie das CAD-Dateiformat, das ein Hersteller bei der Konstruktion der Gussform verwendet, kann deren Qualität beeinflussen. Nehmen wir zum Beispiel an, ein Hersteller erstellt einen CAD-Entwurf und speichert ihn im STL-Dateiformat. Während dies für 3D-gedruckte Gussformen, die für den vorübergehenden Gebrauch bestimmt sind, in Ordnung sein mag, hat dieses Dateiformat ein Problem. Es zeigt die Oberfläche der Form als eine Reihe von Dreiecken, die miteinander verbunden sind, um polygonale Formen zu erzeugen. Daher ist dieses Dateiformat nicht ideal, wenn eine Form oder ein Teil präzise Kurven aufweist. Diese dreieckige Darstellung kann auch zu Problemen bei der Definition der Wandstärke führen. In diesem Fall ist die Verwendung einer STEP-Datei, die mit einem CAD-Programm wie Inventor oder Solidworks erstellt wurde, aufgrund der höheren Präzision dieses Dateityps die bessere Wahl. Der Punkt ist, dass selbst eine gut entworfene Gussform unbeabsichtigte Fehler aufweisen kann, wenn ein ungeeigneter Dateityp für den Entwurf verwendet wird. Tipp Nr. 4 - Versuchen Sie, Hinterschneidungen zu beseitigen Der Begriff Hinterschneidung bezieht sich auf jedes Teilmerkmal, das den geraden Auswurf eines Teils an der Trennebene der Gussform verhindert. Die Verwendung von Hinterschneidungen in einer Gussform erhöht deren Komplexität, was zu einer höheren Wahrscheinlichkeit von Formteilfehlern führt. Idealerweise sollte der Formenkonstrukteur auf Hinterschneidungen verzichten. Das ist jedoch nicht immer möglich, vor allem, wenn das Teil eine Entnahme, eine seitliche Bewegung oder eine gleitende Absperrung erfordert. In diesen Fällen kann der Hersteller hinterschnittbedingte Probleme durch die Verwendung von Durchgangskernen oder durch die Anpassung der Entformungswinkel und der Trennebene des Werkzeugs zur Erleichterung des Auswerfens abmildern. Die Beseitigung von Hinterschneidungen ist auch eine der wichtigsten Grundlagen für Spritzgussformenbauer, die ihre Kosten senken wollen. Die Verwendung von Hinterschneidungen verursacht höhere Werkzeugkosten, da die Gussform mehr Teile benötigt. Tipp Nr. 5 - Schräglagen hinzufügen Die Herstellung von Teilen mit vertikalen Wänden kann beim Spritzgießen Probleme verursachen. Das Teil kann stecken bleiben, wenn es sich beim Abkühlen zusammenzieht. Dies führt dazu, dass der Hersteller mehr Kraft aufwenden muss, um das Teil auszuwerfen, was sowohl das Werkzeug als auch die Auswerferstifte der Maschine beschädigen kann. Die Verwendung von Entformungswinkeln kann dieses Problem lösen. Mit Hilfe von Entformungswinkeln können die Hersteller die Wände eines Teils mit einer leichten Neigung gestalten, was das Auswerfen erleichtert. Entformungswinkel werden normalerweise am Ende der Konstruktion eines Teils hinzugefügt. In der Regel beträgt der Winkel für die meisten Teile zwei Grad. Allerdings sollten alle Wände mit nahezu vertikalen Anforderungen einen Winkel von 0,5 Grad haben. Absperrflächen und Flächen mit leichter Textur benötigen einen Winkel von drei Grad, während alle Flächen mit mittlerer Textur in der Regel einen Entformungswinkel von fünf Grad oder mehr erfordern. Tipp Nr. 6 - Designfluss von dicken zu dünnen Abschnitten Es kann vorkommen, dass ein Hersteller Spritzgussteile mit dickeren Abschnitten entwerfen muss, die die Festigkeit und Struktur des Teils verbessern. In diesen Fällen ist es nicht möglich, eine einheitliche Wanddicke beizubehalten. Das Problem dabei ist, dass die Schmelze beim Fließen durch die Gussform an Druck und Temperatur verliert. Eine unsachgemäße Konstruktion kann dazu führen, dass die Schmelze durch einen dünnen Abschnitt in einen dicken Abschnitt fließt, was zu einer unvollständigen Füllung führt. Eine der einfachsten Grundlagen für die Spritzgießkonstruktion, um dieses Problem zu lösen, ist die Positionierung von Anschnitten an den dickeren Abschnitten der Teilekonstruktion. Dadurch wird sichergestellt, dass die Schmelze die dicken Abschnitte füllt, bevor sie in die dünnen Abschnitte fließt, wodurch ein stabileres Teil entsteht. Tipp Nr. 7 - Vergessen Sie nicht den Auswurf Die Anwendung einer unangemessenen Ausstoßkraft kann das Werkzeug, das Teil und die im Spritzgießprozess verwendeten Maschinen beschädigen. Die Hersteller müssen die Ausstoßkraft über die Oberfläche des Teils ausbalancieren und dabei die Masse und Dicke berücksichtigen. Dadurch wird verhindert, dass das Teil beim Auswerfen bricht oder sich verzieht. Außerdem muss der Hersteller berücksichtigen, dass im Falle eines kurzen Schusses der Kunststoff aus dem Anschnitt entfernt werden muss. Dieses Problem kann durch das Anbringen von Abstreifplatten oder zusätzlichen Auswerferstiften im Bereich des Anschnitts behoben werden Tipp Nr. 8 - Anbringen von Vorsprüngen an Seitenwänden und Rippen Ein Vorsprung ist ein zylindrisches Merkmal, das in ein Teil gegossen wird. Seine typische Funktion ist die Aufnahme eines Stifts oder einer Schraube. Hersteller können Vorsprünge für Teile verwenden, die in einer Sammlung von Teilen geliefert werden, die zusammengebaut werden müssen. Vorsprünge sollten nicht freistehend sein. Es hat sich bewährt, Vorsprünge an Rippen oder Seitenwänden zu befestigen, um die strukturelle Integrität des Teils zu gewährleisten. Ein freistehender Vorsprung kann leicht umknicken oder brechen, weil er nicht entsprechend abgestützt ist. Entwerfen mit Zuversicht Mit diesen Grundlagen für die Konstruktion von Spritzgießwerkzeugen haben die Hersteller einige Anhaltspunkte, wie sie ein Werkzeug entwerfen können, das zuverlässige und hochwertige Teile produziert. Details sind bei der Konstruktion einer Gussform von entscheidender Bedeutung. Selbst kleine Konstruktionsfehler können zu optischen Mängeln und Problemen führen, die die strukturelle Integrität eines Teils beeinträchtigen.

Selbst geringfügige Fehler können während des Spritzgussverfahrens physische Defekte an einem Teil verursachen. Diese Defekte können die strukturelle Integrität des Teils beeinträchtigen oder es optisch weniger ansprechend machen, wobei beide Probleme wahrscheinlich dazu führen, dass das Teil unverkäuflich ist. Spritzgusseinfallstellen sind ein Beispiel für einen solchen Fehler. In diesem Artikel wird untersucht, was diese Einfallstellen sind und wie Hersteller sie vermeiden können. Was sind Einfallstellen beim Spritzgießen? Einfallstellen beim Spritzgießen sind kleine Vertiefungen oder Krater, die sich in den dickeren Bereichen eines Spritzgussteils bilden. Sie entstehen in der Regel durch Schrumpfung, die sich auf die inneren Bereiche des Produkts auswirkt. Diese Einfallstellen können mehrere Ursachen haben, so dass ihre Beseitigung selten eine einfache Aufgabe ist. Mögliche Ursachen für Einfallstellen beim Spritzgießen Die Ursachen für Einfallstellen beim Spritzgießen können in fünf Hauptkategorien eingeteilt werden: Schlechte Optimierung des Teiledesigns Probleme mit Maschinen oder Verfahren Werkstoffe Probleme mit dem Bediener Probleme bei der Formgestaltung Schlechte Optimierung des Teiledesigns In einer idealen Welt würden Teile mit einheitlicher Wandstärke konstruiert werden. Wenn dies nicht der Fall ist, muss der Designer die unterschiedlichen Wandstärken berücksichtigen. Wird dies versäumt, indem zu dicke Wände in das Teil eingebaut werden, kann dies zu Einfallstellen führen. Die Schmelze kann in diesen Bereichen nicht so gleichmäßig fließen wie in anderen Bereichen des Teils, was zu optischen Mängeln führt. Probleme mit Maschinen oder Verfahren Verschiedene Probleme mit den verwendeten Maschinen oder dem angewandten Spritzgussverfahren können Einfallstellen verursachen: Einfallstellen können entstehen, wenn die zweite Phase des Verfahrens, die oft als Füll- und Haltezeit bezeichnet wird, zu kurz ist. Auch wenn der Druck in diesem Szenario korrekt ist, bedeutet die kurze Zeit, dass der Anschnitt des Teils nicht versiegelt wird. Ohne die Abdichtung kann die Schmelze aus dem Teil austreten, was zu Einfallstellen führt. Die Kühlung der Schmelze muss ausreichend sein, um Einfallstellen zu vermeiden. Wenn die Zylindertemperatur zu hoch ist, tritt die Schmelze mit einer höheren Temperatur in die Spritzgussform ein, was zu ungleichmäßiger Abkühlung in dickeren Bereichen des Teils führt. Wenn ein Teil zu lange zum Abkühlen braucht, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit von Einfallstellen. Eine Anpassung der Wandstärke des Teils kann zu einer schnelleren Abkühlung beitragen. Das Gleiche gilt für die ordnungsgemäße Regulierung der Kühlung, indem sichergestellt wird, dass Kanäle, Düsen und Zylinder auf ausreichender Temperatur gehalten werden. Wenn die Einspritzgeschwindigkeit zu hoch ist, kann es vorkommen, dass die Hersteller ein unzureichendes Druckniveau erreichen. Eine Erhöhung des Fülldrucks kann dieses Problem lösen, ebenso wie eine Verlangsamung des Schmelzflusses. Werkstoffe Wenn die in der Schmelze verwendeten Materialien zu Einfallstellen beim Spritzgießen führen, ist meist eine falsche Fließgeschwindigkeit schuld. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Einfallstellen weit vom Anschnitt entfernt auftreten. Das Problem dabei ist, dass eine falsche Fließgeschwindigkeit die Druckübertragung behindert. Um das Problem zu lösen, muss der Hersteller in der Regel den Anschnitt erweitern und so Engpässe beseitigen, die den Durchfluss behindern. Probleme mit dem Bediener Der Bediener kann die Ursache für Einfallstellen sein, wenn er Unregelmäßigkeiten im Prozesszyklus zulässt. Solche Ungereimtheiten können darin bestehen, dass er die richtigen Maschinen- und Werkzeugtemperaturen nicht einhält oder Abweichungen bei der Dauer des Spritzgussverfahrens zulässt. Im Idealfall sollte der Spritzgießprozess automatisch ablaufen, so dass der Bediener nur im Falle eines Fehlers eingreift. Probleme bei der Formgestaltung Verschiedene Probleme können zur Entstehung von Einfallstellen führen: Eine häufige Ursache für Einfallstellen ist die falsche Anschnittplatzierung. Dies ist typischerweise der Fall, wenn die Spritzgussform eine unzureichende Anzahl von Anschnitten hat oder wenn der Hauptanschnitt nicht an der dicksten Wand des Teils angebracht ist. Wenn sich eine Verbindung zwischen einer Gegenwand und einer anderen Wand bildet, sollte die Sekundärwand zwischen 60 % und 70 % der Dicke der Gegenwand betragen. Ist dies nicht der Fall, kann die Schrumpfung zur Bildung von Einfallstellen führen. Materiallieferanten stellen oft Daten für die Dimensionierung von Anschnitten und Kanälen zur Verfügung. Werden diese Angaben nicht beachtet, kann dies dazu führen, dass der Hersteller kleinere Anschnitte oder Angusskanäle als erforderlich vorsieht. Wenn das Gleichgewicht zwischen Rippe und Wanddicke nicht eingehalten wird, kann dies ein Problem darstellen. Wenn die Rippe im Verhältnis zur Wanddicke zu hoch ist, kann es zu Einfallstellen kommen. Wie man Einfallstellen beim Spritzgießen vermeidet Zum Glück können die Hersteller verschiedene Techniken anwenden, um die Bildung von Einfallstellen beim Spritzgießen zu verhindern. Füll- und Haltezeiten anpassen Der Füll- und Nachdruck ist eine der häufigsten Ursachen für Einfallstellen. Eine Erhöhung des Füll- und Nachdruckes kann dazu beitragen, dass mehr Material in die dickeren Bereiche der Spritzgussform gelangt. Wenn genügend Material mit ausreichendem Druck in diese Bereiche gelangt, wird sichergestellt, dass die Materialmoleküle nicht an sich selbst ziehen und die Einfallstellen verschwinden. Ändern der Schmelztemperatur Stellen Sie sicher, dass die Schmelztemperatur innerhalb des vom Materialhersteller empfohlenen Bereichs liegt. Wenn die Temperatur zu hoch ist, braucht die Schmelze länger zum Abkühlen und es können Einfallstellen entstehen. Anpassen der Spritzgussformgestaltung Im Idealfall sollten alle Bereiche der Spritzgussform die Herstellung eines Teils mit Nennwandstärke ermöglichen. Dies ist jedoch nicht immer möglich, wenn ein Teil dickere Wände benötigt. In diesen Fällen kann das Problem der Einfallstellen gelöst werden, indem mehrere dünnere Abschnitte im dicken Bereich erstellt oder die dicke Wand entkernt wird. Auch Ecken sind beim Spritzgießen ein Problem. Das Abrunden der Innen- und Außenecken verhindert, dass durch die Verbindung zweier Wände eine größere Dicke entsteht. Übermäßige Temperaturen für die Spritzgussform vermeiden Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann es länger dauern, bis der Anschnitt dicht ist. Wie bereits erwähnt, bietet ein Anschnitt, der nicht abdichtet, die Möglichkeit, dass Schmelze aus der Spritzgussform austritt, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit von Einfallstellen erhöht. Hersteller können sich an den Materialhersteller wenden, um den idealen Temperaturbereich für die Spritzgussform zu erfahren, den sie einhalten sollten. Ausgleichsrippe und Wanddicke Die Schmelze folgt dem Weg des geringsten Widerstands, das bedeutet, dass sie zunächst die dickeren Wandabschnitte füllt, bevor sie sich zu den dünneren Rippenabschnitten bewegt. Die dickeren Wandabschnitte kühlen schneller ab, so dass sich Einfallstellen bilden, wenn die Rippenabschnitte zu hoch sind. Vermeiden Sie eine Rippenhöhe, die mehr als das Dreifache der Wanddicke eines Teils beträgt. Das folgende Diagramm zeigt, wie dies geschehen kann: Verwenden Sie die Sieben-Grad-Regel Implementieren Sie eine Sieben-Grad-Neigung an der Basis aller Rippen, die in das Design des Teils eingebaut sind. Dadurch kann die Form die Schmelze gleichmäßiger einfüllen, wodurch Oberflächenfehler und Einfallstellen vermieden werden: Anpassen des Boss-Designs Bosse sind verstärkte Pfosten, die Schrauben oder Einsätze halten. Ein falsches Design kann zu Einfallstellen führen, da jeder Vorsprung zusätzliche Masse darstellt. Das Befolgen dieser Schritte gewährleistet eine korrekte Konstruktion: Die Wandstärke des Bossen ist gleich dem Innendurchmesser des Lochs. Verwenden Sie die Sieben-Grad-Regel an der Basis des Bossen. Platzieren Sie Bossen nicht direkt an Außenwandabschnitten. Durchführen einer Dickenanalyse Masatomo, I. et al. schlugen in ihrer Studie ,, Visualisierung potenzieller Einfallstellen mit Hilfe der Dickenanalyse eines fein tessellierten Volumenmodells '' eine interessante Methode zur Extraktion von Einfallstellen auf der Oberfläche eines Teils vor. Unter Verwendung fein mosaikartiger polyedrischer Modelle des Teils fanden die Forscher heraus, dass die Menge der wahrscheinlichen Schrumpfung proportional zur Dicke des Teils ist. Mithilfe der Sphärenmethode berechneten sie die Dicke der Polygone im mosaikartigen Modell und konnten so Einfallstellen extrahieren. Die Studie ist unter dem obigen Link zu finden und stellt möglicherweise eine neue Methode zur Bekämpfung von Einfallstellen dar. Externes gasunterstütztes Spritzgießen verwenden Externes gasunterstütztes Spritzgießen (EGAIM) wird häufig eingesetzt, um Einfallstellen in amorphen Polymerteilen zu reduzieren. Sheofei, J. et al. entdeckten jedoch in ihrer Studie [Reduzierung der Einfallstellen eines kristallinen Polymers durch externes gasunterstütztes Spritzgießen], dass dieses Verfahren auch bei der Arbeit mit kristallinen Polymeren eingesetzt werden kann. Einfallstellen beim Spritzgießen vermeiden Einfallstellen beim Spritzgießen sind optische Mängel, die die ästhetischen und strukturellen Eigenschaften eines Teils beeinträchtigen. Durch Maßnahmen zur Beseitigung der Probleme, die diese Einfallstellen verursachen, können die Hersteller Produkte herstellen, die eine höhere Rentabilität und Qualität aufweisen.

Spritzgießen ist ein präzises Verfahren, bei dem viel schief gehen kann. Alles, von Bedienerfehlern bis hin zu geringfügigen Problemen mit der Werkzeugkonstruktion, kann Probleme für die ästhetische oder strukturelle Integrität des Teils verursachen. Fließlinien beim Spritzgießen sind ein solches Problem. In diesem Artikel wird erklärt, was Fließlinien sind, wie sie entstehen und welche Techniken Hersteller anwenden können, um sie zu vermeiden. Was sind Fließlinien für das Spritzgießen? Fließlinien erscheinen oft als ein wellenförmiges Muster auf der Oberfläche eines Kunststoffteils, obwohl auch andere Muster auftreten können. Sie haben in der Regel eine etwas andere Farbe als der Rest des Teils und treten eher an schmalen Abschnitten des Artikels auf. Es gibt vier Haupttypen von Spritzguss-Fließlinien. Typ Nr. 1 – Schlangenlinien Schlangenlinien entstehen, wenn ein Düseneffekt entsteht, wenn die Schmelze durch einen Anschnitt in den Formhohlraum eintritt. Die entstehende Linie sieht aus wie eine Schlange und erscheint auf der Oberfläche des Produkts. Typ Nr. 2 – Wellenlinien Ungleichmäßige Fließgeschwindigkeiten der Schmelze führen zu Wellenlinien. Die Schmelze verlangsamt oder beschleunigt sich, was dazu führt, dass die Schmelze wandert und Wellenlinien verursacht. Typ Nr. 3 – Radiale Linie Wenn die Schmelze beim Eintritt in die Kavität durch einen Anschnitt spritzt, wird sie radial auf der Oberfläche des Teils verteilt. Das Ergebnis ist in der Regel eine radiale Linie. Typ Nr. 4 - Fluoreszierende Linien ie Spannung und der Druck, die durch das Fließen der Schmelze entstehen, führen dazu, dass ein Glanz auf dem Produkt erscheint. Dieser Defekt ähnelt einem Glühwürmchen, daher der Name Fluoreszenzlinien. Was ist der Unterschied zwischen Schweißleitungen und Fließleitungen? Schweißnähte treten häufig an Stellen auf, an denen Fließen mit unterschiedlichen Temperaturen aufeinandertreffen. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Abkühlung, die eine Linie auf der Oberfläche des Teils hinterlässt, wo sich die beiden Ströme getroffen haben. Auch beim Spritzgießen entstehen Fließlinien oft durch uneinheitliche Abkühlung. In diesem Fall können die Hersteller jedoch einen einzigen gleichmäßigen Fluß von heißer Schmelze haben, der im Werkzeug auf kühlere Schmelze trifft, was zur Bildung von Linien führt. Was sind die Ursachen für Fließlinien beim Spritzgießen? Die Ursachen für Fließlinien lassen sich in vier Hauptkategorien unterteilen, die jeweils verschiedene Probleme mit sich bringen können: Das Spritzgießverfahren Die Spritzgussform Das Material Der Bediener Das Spritzgießverfahren Fehler im Spritzgussverfahren können eine Reihe von Problemen verursachen. Entweder ist der Nachdruck oder der Einspritzdruck nicht hoch genug, um die erstarrte Schmelze an die Oberfläche des Werkzeugs zu pressen, was zu Fließlinien führt, die der Fließrichtung der Schmelze entsprechen. Wenn die Zykluszeit zu kurz ist, wird die Schmelze im Zylinder möglicherweise nicht ausreichend erwärmt. Bei einer niedrigen Schmelzetemperatur kann das Material während des Druckhaltens nicht verdichtet werden, und es entstehen Fließlinien. Dieses Problem hängt häufig mit einer unzureichenden Verweilzeit zusammen, die ebenfalls dazu führt, dass die Schmelze zu kurz im Zylinder gehalten wird. Eine niedrige Zylindertemperatur führt zu einer niedrigen Schmelzetemperatur. Diese Temperaturen wirken sich auf den Halte- und Einspritzdruck aus, da er nicht hoch genug ist, um erstarrte Schichten der Schmelze an der Oberfläche der Spritzgussform zu halten. Die Düse ist die letzte Heizzone im Inneren des Zylinders. Sie gibt die Wärme an die Schmelze ab. Wenn die Düse nicht angemessen beheizt wird, sinkt die Schmelzetemperatur und verursacht die bereits erwähnten Druckprobleme. Die Spritzgussform Die Werkzeugkonstruktion ist ein wichtiger Aspekt des Spritzgießens. Fließlinien können auftreten, wenn einer der folgenden Punkte die Spritzgussform beeinträchtigt: Ein für den Zweck zu kleiner Anguss, Angusskanal oder Anschnitt führt zu einem höheren Fließwiderstand. In Verbindung mit einem niedrigen Einspritzdruck führt dieses Problem zu sinkenden Schmelzgeschwindigkeiten und kann Fließlinien verursachen. Je kühler die Spritzgussform ist, desto schneller sinkt die Materialtemperatur beim Einspritzen der Schmelze. Ein schneller Temperaturabfall führt zu Fließlinien, wenn die heiße Schmelze auf das kalte, erstarrte Material gegossen wird. Verstopfungen können auftreten, wenn die Spritzgussform nicht ausreichend entlüftet ist. Fließlinien entstehen, weil die Schmelzefront die feste Materialschicht nicht gegen die Spritzgussform drücken kann. Das Material Auch Probleme mit dem verwendeten Material können zu Fließlinien beim Spritzgießen führen. Wenn ein Formhohlraum ein großes Verhältnis von Fließlänge zu Dicke aufweist, sollte das Material eine ausreichend niedrige Viskosität haben, um einen gleichmäßigen Fluss zu gewährleisten. Ist dies nicht der Fall, führt die mangelnde Fließfähigkeit des Materials zu einem langsamen Schmelzefluss, der die bereits erwähnten Kühlungs- und Druckprobleme verursacht. Wird der Schmierstoffgehalt des Materials nicht entsprechend dem Verhältnis von Fließlänge zu Wandstärke erhöht, können Fließlinien entstehen. Je größer dieses Verhältnis wird, desto mehr Schmiermittel ist erforderlich. Der Bediener Bedienerfehler können dazu führen, dass Fließlinien in einem Teil auftreten. Wenn ein Bediener beispielsweise den Türumschaltvorgang für die Spritzgießmaschine falsch einstellt, führt dies zu einem unregelmäßigen Wärmeverlust, den die Maschine ausgleichen muss. Es kommt zu einem Mangel an Temperaturgleichmäßigkeit, wodurch kalte Stellen in der Spritzgussform entstehen, die Fließlinien verursachen. Wie man Fließlinien beim Spritzgießen vermeidet Die Methoden zur Vermeidung von Fließlinien beim Spritzgießen variieren je nach dem Typ der in einem Teil auftretenden Linien. Schlangenlinien Bei Schlangenlinien können die folgenden Techniken helfen, ihr Auftreten zu verringern oder zu verhindern: Eine Verringerung der Schmelzeeinspritzrate kann den Düseneffekt verhindern und den Fluss der Schmelze ausweiten, was zu einer besseren Oberflächenqualität führt. Wenn die Anschnitttiefe gleich der Kavitätstiefe ist, wird ein expandierender Fluss erreicht, der Schlangenlinien verhindert. Durch die Einstellung des Anschnitts nahe an der Kavitätenwand kann der Hersteller die Wand als Barriere nutzen, die die Bildung eines Spritzstrahls verhindert. Die Einstellung des Anschnittwinkels auf 40 bis 50 Grad kann ebenfalls eine solche Barriere für die Kavitätenwand darstellen. Wellenlinien Einige Änderungen an der Konstruktion der Spritzgussform oder ihrer Temperatur können die Bildung von Wellenlinien verhindern: Die Fließfähigkeit der Schmelze nimmt mit steigender Temperatur der Spritzgussform zu. Dies ist für kristalline Polymere von Vorteil, da es zu einem gleichmäßigeren Fluss führt, der Wellenmuster reduziert. Die Beibehaltung einer gleichmäßigen Produktdicke verhindert Wellenlinien. Ausgeprägte Kanten und Ecken in einem Werkzeugkern führen zu einem Schmelzeflusswiderstand. Eine Änderung dieser hervorstehenden Kanten und Ecken kann die Fließstabilität verbessern. Die Kombination von langsamer Einspritzung mit der Aufrechterhaltung eines hohen Druckniveaus gewährleistet die Fließstabilität der Schmelze. Radiale Linien Die Vermeidung von Spritzern ist das Hauptproblem bei Radiallinien. Diese Techniken können dem Hersteller helfen, Spritzwasser zu reduzieren: Die Änderung der Anschnittform in eine Fächerform kann die Elastizität der Schmelze wiederherstellen, bevor sie in den Formhohlraum eintritt. Dadurch wird das Brechen der Schmelze verhindert, was die radialen Linien reduziert. Durch die Verlängerung des Hauptkanals oder der Düse wird der Fließweg der Schmelze verlängert, bevor sie den Formhohlraum erreicht. Dadurch wird der Grad des elastischen Versagens der Schmelze erhöht, was Spritzen und die Bildung von Strahlungslinien verhindert. Eine Verlangsamung der Einspritzgeschwindigkeit erhöht ebenfalls die Fließzeit der elastischen Schmelze, was wiederum den Grad des elastischen Versagens erhöht. Fluoreszierende Linien Fluoreszierende Linien treten meist an den engsten Stellen des Teils auf. Diese Engstellen dehnen den Fluss und erzeugen innere Spannungen, die zu Fließlinien führen. Diese Lösungen können fluoreszierende Linien verhindern: Die Erhöhung der Formtemperatur reduziert die inneren Spannungen, indem sie die Makromoleküle entspannt und die molekulare Ausrichtung des Flusses verringert. Dadurch wird das Auftreten von Fluoreszenzlinien auf der Produktoberfläche reduziert. Die Beibehaltung einer gleichmäßigen Teiledicke verringert die Fluoreszenzlinien. Kucukoglu, A., et al. betonen dies in ihrem Artikel [Eine Studie zur Erkennung von Fließlinien an ästhetischen Kunststoffteilen während der Entwurfsphase mit Hilfe von Materialflussanalyseprogrammen]. Sie stellen fest, dass eine einheitliche Teiledicke Verzug und den Effekt des Schwindungsausgleichs verhindert. Die Kombination von mittlerer Einspritzgeschwindigkeit und mittlerem Druck verlangsamt die Erstarrung der Schmelze pro Volumeneinheit. Die inneren Spannungen nehmen ab, wodurch das Auftreten von Fluoreszenzlinien verringert wird. Die Wärmebehandlung eines Teils, z. B. das Backen im Ofen oder das Kochen des Teils in heißem Wasser, verstärkt die Bewegung der Makromoleküle. Dadurch verkürzt sich die Relaxationszeit des Teils und die Fluoreszenzlinien werden reduziert. Spritzguss-Fließlinien in Angriff nehmen Fließlinien beim Spritzgießen sind ein wichtiges Thema, denn es gibt verschiedene Typen, die jeweils unterschiedliche Ursachen haben können. Hersteller können die Bildung von Fließlinien verhindern, indem sie ihre Werkzeuge, Verfahren und Maschinen an die Anforderungen des Teils anpassen.

Die meisten Spritzgießwerkzeuge enthalten Luft in der Kavität, wenn sie dicht geschlossen sind. Wenn Kunststoff eingespritzt wird, muss die Luft herausgedrückt werden und irgendwo verschwinden. Durch die Entlüftung der Gussform kann die Luft entweichen und Platz für den Kunststoff schaffen. Das Problem mit schlechter Werkzeugentlüftung Wird eine Gussformen nicht ordnungsgemäß entlüftet, erhöht sich die Temperatur in der Spritzgießwerkzeug und der Druck in der Schmelze steigt. Die Kombination dieser Probleme kann den Sauerstoff in der Gussform extrem aufheizen und eine Reihe von visuellen Defekten und Problemen mit der Integrität der Teile verursachen, darunter: Verbrannte Stellen Schwache und sichtbare Schweißnähte Schlechte Oberflächengüte Schlechte mechanische Eigenschaften Unvollständige Füllung, insbesondere in dünnen Abschnitten Unregelmäßige Abmessungen Lokale Korrosion an der Oberfläche des Gussformhohlraums Die Werkzeugentlüftungmethoden für Gussformen Bei den Methoden zur Entlüftung von Spritzgießwerkzeug unterscheidet man zwischen Standard- und Nichtstandardverfahren zur Entlüftung von Kavitäten. Unabhängig von der angewandten Methode sollte das Ergebnis immer sein, dass Gase aus der Gussform entweichen und somit die Qualität des Endprodukts verbessert wird. Standardverfahren Im Folgenden werden Entlüftungsmethoden beschrieben, die häufig in die von den Herstellern verwendeten Gussformen oder Maschinen eingebaut sind. Trennlinien entstehen an den Stellen, an denen sich die beiden Hälften einer Gussform treffen. An diesem Treffpunkt treten natürlich Gase aus und können zur Entlüftung geöffnet werden. Entlüftungsstifte sind Auswerferstifte, die in der Regel sechs bis acht Rillen entlang ihres Körpers haben. Sie werden häufig während der Ausstoßphase verwendet, um Gas und Luft abzulassen. Auswerferstifte üben die Kraft aus, die zum Auswerfen eines Teils aus der Gussform erforderlich ist. Einige Hersteller verwenden sie, um tiefe Merkmale in einer Gussform zu entlüften und so Gaseinschlüsse zu verhindern. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die die Werkzeugentlüftung, z. B. über die Trennfläche, die Auswerferteile oder die Kernziehteile. In allen Fällen müssen die Hersteller darauf achten, dass der verwendete Freiraum nicht blockiert wird. Spritzgießschieber setzen die vertikale Bewegung einer Gussformöffnung in eine horizontale Bewegung um. Sie bestehen in der Regel aus einem Schieberkörper, einer Formfläche, einem Keil, einer Verschleißplatte und einem Führungsstift. Sie können die Verschiebung verhindern, die durch den Druckaufbau beim Spritzgießprozess entsteht. Einige Hersteller verwenden Kerneinsätze, um Lufteinschlüsse zu verhindern. Diese Einsätze werden in der Regel dort angebracht, wo die Schmelzeströme zusammenlaufen, um Druck und Gasbildung zu verringern. Nicht-Standard-Verfahren Neben den Standardverfahren können die Hersteller verschiedene andere Techniken zur Entlüftung von Spritzgießwerkzeug anwenden. Verwendung poröser gesinterter Materialien Poröse Materialien, wie z. B. atmungsaktiver Stahl, lassen Gase frei durch sie hindurchströmen. Leider haben diese Materialien oft eine geringe Festigkeit, obwohl ihre lockere Struktur bei der Entlüftung von Spritzgießwerkzeug helfen kann. Vakuumtechnik Vakuumvorrichtungen, wie z. B. Pumpen, lösen das Problem der Lufteinschlüsse, da die Kavität vor dem Einspritzen leer ist. Sie verursachen jedoch zusätzliche Kosten für die Gussform und erfordern gut angepasste Trennflächen. Überlaufsysteme In einer idealen Welt kann ein Hersteller eine Gussform mit Gaskanälen entwerfen, die es der Gussformgeometrie ermöglichen, Luft auszustoßen. Wenn dies nicht möglich ist, können sie Überlaufschächte verwenden, um die Luft in bestimmte Bereiche des Teils zu leiten oder die Gasdurchdringung zu erhöhen. Die Idee dahinter ist, dass Überlaufbohrungen einen Weg des geringsten Widerstands vom Hauptteil weg bieten, dem die Luft folgen sollte. Entlüftungsventile Entlüftungsventile gibt es in externen und internen Varianten. Externe Ventile sind in der Regel über einen Kaltkanal mit der Gussform verbunden, damit Gase entweichen können. Interne Ventile werden in den Gussformhohlraum eingebaut, um einen Entlüftungskanal für Gase zu schaffen. Entlüftung aus der Entlüftungsrille Bei Gussformen für mittlere und große Teile muss mehr Gas entfernt werden. Die Hersteller bringen Entlüftungsrillen an der konkaven Gussform an, meist am Ende des Schmelzflusses. Sie sorgen für eine gleichmäßige Entlüftung und helfen, ein Überlaufen zu verhindern. Aktive Entlüftung In ihrem Artikel „ Aktive Entlüftung des Formhohlraums zur Verbesserung der Leistung beim direkten Fügen im Spritzgussverfahren ” empfehlen Kimura F., et al. die Verwendung einer mikro- oder nanostrukturierten Metallplatte, die mit einer Spritzgussform verbunden wird. Die Platte wurde aus einem porösen Metall hergestellt. Sie untersuchten ein aktives System auf der Grundlage dieses Konzepts an mehreren spritzgegossenen Probestücken. Sie stellten fest, dass die verwendete Mikro- oder Nanostruktur der Oberfläche je nach Zusammensetzung der Struktur die Entlüftung unterstützen kann. Entlüftungsöffnungen Diese können auf der Kavität, in der Nähe der Kavität oder am äußersten Ende des Schmelzflusses platziert werden. Die Entlüftung ist nicht auf die Gussform beschränkt. Entlüftungsöffnungen können auch am Anschnitt, am Anguss und an den im Verfahren verwendeten Angusskanälen angebracht werden. Diese Entlüftungsöffnungen befinden sich zwar an unterschiedlichen Stellen, tragen aber dazu bei, dass die Gase auf dem Weg der Schmelze von der Zuführung zur Gussform abgeführt werden. Obligatorischer Auspuff Dabei wird ein Entlüftungsstutzen an der Stelle in die Gussform eingesetzt, an der sich das Gas sammelt. Diese Methode ist zwar wirksam, hinterlässt aber Spuren auf dem fertigen Produkt. Faktoren, die bei der Planung der Entlüftung von Spritzgießwerkzeug zu berücksichtigen sind Eine Vielzahl von Faktoren wirkt sich darauf aus, wie Hersteller Entlüftungssysteme für Formen entwerfen. Alle folgenden Faktoren müssen berücksichtigt werden, bevor ein Hersteller die Technik auswählt, die er verwenden wird. Temperatur und Druck Die Hersteller können die Temperatur und den Druck in der Gussform vor der Befüllung ändern. Die Fließgeschwindigkeit hängt von diesen Temperatur- und Druckeinstellungen ab. Temperatur, Druck und die rheologischen Eigenschaften des Materials beeinflussen auch die Viskosität. Stärker viskose Materialien fließen langsamer als weniger viskose, was sich auf die Abkühlgeschwindigkeit auswirkt. Viskose Materialien erfordern außerdem oft tiefere Entlüftungslösungen, wie weiter unten beschrieben. Anzahl der Entlüftungen Über die Anzahl der erforderlichen Entlüftungen gibt es unterschiedliche Meinungen. Einige empfehlen eine Entlüftung für jeden Zentimeter der Gussform, andere geben an, dass mindestens 30 % des Umfangs der Gussform entlüftet werden sollten. Wanddicke und Entlüftungstiefe Die Wanddicke beeinflusst die Tiefe der Entlüftung eines Herstellers. Mit zunehmender Wanddicke sollte auch die Entlüftungstiefe zunehmen. Wenn die Scherung die Materialviskosität verringert, muss der Hersteller eine Entlüftungstiefe am unteren Ende des Bereichs wählen. Dies ist häufig in der Nähe des Anschnitts oder am unteren Ende einer dünnen Rippe der Fall. Die Entlüftungstiefe sollte erhöht werden, wenn die Viskosität des Materials aufgrund von Scherung zunimmt, wie z. B. in den dickeren Bereichen des Teils. ABS : 0,001 - 0,0015 ACETAL : 0,0005 - 0,001 ACRYL : 0,0015 - 0,002 ZELLULOSEACETAT : 0,001 - 0,0015 ETHYLEN-VINYLACETAT : 0,001 - 0,0015 IONOMER : 0,0005 - 0,001 LCP : 0,0005 - 0,0007 NYLON : 0,0003 - 0,0005 Länge der Entlüftung Lange Entlüftungsöffnungen erfordern einen höheren Druck, um die Gase durch sie abzuführen. Je kürzer die Länge, desto schneller wird das Gas ausgestoßen. Breite der Entlüftung Die Öffnungen sind normalerweise 0,25 Zoll für kleine Teile und 0,5 Zoll für große Teile. Dies sind Standardbreiten. Nichts hält einen Hersteller jedoch davon ab, kleinere oder größere Entlüftungsöffnungen zu verwenden. Entlüftungsoberfläche Das Polieren einer Entlüftung mit Diamantpaste auf einer Filzscheibe verhindert, dass die Entlüftung ein gefrästes Finish auf der Oberfläche hinterlässt. Alternativ dazu führen die Hersteller Steinigungs- und Schleifvorgänge durch, die mit der Richtung des Luftstroms übereinstimmen, um zu verhindern, dass die Oberflächenbeschaffenheit der Entlüftung auf das Teil übertragen wird. Relief Dies ist der bearbeitete Bereich, der mit der Entlüftung verbunden ist. Der Bereich mündet in einen Kanal, der mit anderen Kanälen verbunden sein kann. Im Idealfall sollte die Breite des primären Entlastungskanals der Breite der Entlüftung entsprechen, mit der er verbunden ist, um die Effizienz zu verbessern. Form Die Form wirkt sich auf den Druck aus, der in der Entlüftung herrscht. Betrachten Sie Entlüftungen als Verengungen. Mit dieser Denkweise können die Hersteller den Auslasskoeffizienten verwenden, um den theoretischen Auslass mit dem tatsächlichen Auslass zu vergleichen. Verstopfung der Entlüftung Die beim Spritzgießen entstehenden Gase sind nicht rein. Sie enthalten chemische Substanzen, die sich in den Entlüftungsöffnungen ablagern und schließlich zu Verstopfungen führen. In dem Artikel „ Entwicklung von Überwachungsmethoden für die Verstopfung von Entlüftungsöffnungen beim Spritzgießen ” schlagen Bongju Kim et al. vor, Hohlraum-Gasdruck-Sensoren (CGP) in den Entlüftungsöffnungen zu verwenden, um Ablagerungen zu erkennen. Diese Sensoren erkennen Veränderungen des Entlüftungsinnendrucks, die auf Ablagerungen hinweisen, die beseitigt werden müssen. Vermeiden und Minimieren von Fehlern bei der Entlüftung Neben der Berücksichtigung der Faktoren, die die Entlüftungsentscheidungen beeinflussen, können die Hersteller auch Maßnahmen ergreifen, um Fehler zu minimieren. Sowohl die Verarbeitung als auch die Flussanalyse helfen dabei. Verarbeitung Die Verarbeiter müssen das Endprodukt auf Fehler untersuchen und auf der Grundlage der Ergebnisse Anpassungen vornehmen. So kann ein Verarbeiter beispielsweise die Einspritzgeschwindigkeit der Schmelze verlangsamen, wenn Verbrennungen vorhanden sind, weil dadurch mehr Zeit für das Entweichen von Gasen entsteht. Dies ist jedoch keine allgemeingültige Lösung. Die Verarbeiter müssen alle Faktoren von der Zylindertemperatur bis zur Materialviskosität untersuchen, um festzustellen, welcher Ansatz am besten funktioniert. Fließanalyse Die Fließanalyse hilft Herstellern bei der Bestimmung von Bindenahtstellen, toten Zonen und der Füllung der Gussform. Das Verfahren kann auch helfen, Entlüftungsprobleme zu erkennen. DuPont empfiehlt, die Gussform vor dem Einspritzen mit Kerosin oder Spray auf Kohlenwasserstoffbasis zu besprühen. Diese Sprays hinterlassen schwarze Flecken auf dem Teil in Bereichen, in denen die Luft eingeschlossen ist. Abschluss Die Werkzeugentlüftung ist ein wichtiger Aspekt des Spritzgießprozesses. Wenn die Hersteller die Entlüftung nicht berücksichtigen, produzieren sie wahrscheinlich verformte Teile mit optischen und strukturellen Mängeln. Das Verständnis der Faktoren, die beeinflussen, wie eine Gussform entlüftet werden sollte, in Verbindung mit den Standard- und Nicht-Standard-Techniken, die für die Entlüftung verwendet werden, kann diese Probleme verhindern.

Unabhängig von der Größe eines Produktionslaufs führt das Vorhandensein von Fehlern auf dem fertigen Produkt zu unzufriedenen Kunden. Schweißnähte, die auch als Bindenähte bezeichnet werden, gehören zu den häufigsten Mängeln. Dieser Artikel befasst sich mit den Problemen, die Schweißnähte beim Spritzgießen verursachen, und mit den Techniken, die Hersteller anwenden können, um sie zu vermeiden. Warum Sie Schweißnähte vermeiden sollten Schweißnähte führen bei einem spritzgegossenen Produkt zu zwei wesentlichen Problemen. Erstens verformen sie die Oberfläche des Teils und hinterlassen unschöne Linien, die der Verbraucher möglicherweise nicht sehen möchte. Zweitens beeinträchtigen Schweißnähte die strukturelle Integrität eines Produkts. Das Ergebnis ist ein zerbrechlicheres Teil, bei dem die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs größer ist. Was kann eine Schweißnaht beim Spritzgießen verursachen Es gibt keine singuläre Ursache für eine Bindenaht beim Spritzgießen. Stattdessen können mehrere Probleme zur Bildung von Bindenähten führen, die Hersteller in den Griff bekommen sollten. Hindernisse im Schmelzfluss Die typischen Schweißnähte bilden sich um Löcher und Hindernisse im Schmelzfluss. Wenn der Fluss nicht richtig in einen Teil der Form eindringen kann, tritt er auf uneinheitliche Weise ein, was zu schwachen Bereichen führt. Niedrige Schmelztemperaturen Temperaturschwankungen in Schlüsselbereichen der Gussform können zu Problemen beim Materialfluss führen. Neben der Temperatur der Gussform selbst können auch Schwankungen in der Spritzgießmaschine oder ihren Angüssen zu Schweißnähten führen. In der Studie über die Auswirkungen von Spritzgießparametern auf die Bildung von Schweißnähten kommen Azieatul Azrin Dzulkipli und M. Azuddin zu dem Schluss, dass ein Absinken der Schmelzetemperatur auch die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Schweißnähten erhöht. Materialzusammensetzung In derselben Studie wird hervorgehoben, dass auch das für die Schmelze verwendete Material sowohl die Möglichkeit der Bildung von Schweißnähten als auch die Art dieser Nähte beeinflusst. Ein Verbundwerkstoff aus Polypropylen, Fasern und Glas mit einem hohen Füllstoffgewicht weist beispielsweise in der Regel kürzere Schweißnähte auf, die jedoch einen größeren Winkel aufweisen. Druck Eine inkonsequente Druckanwendung kann dazu führen, dass die Fließfronten nicht nahe genug zusammengeschoben werden, um ein ordnungsgemäßes Zusammenfließen der Schmelze zu ermöglichen. Das Ergebnis ist oft eine breite Schweißnaht. Druckprobleme treten in der Regel auf, wenn der Anwender falsche Einstellungen vornimmt oder wenn die Spritzgießmaschine fehlerhaft ist. Design der Gussform Beim Spritzgießen können verschiedene Probleme bei der Konstruktion der Gussform zur Bildung einer Bindenaht führen. Beispiele sind falsch platzierte Anschnitte, die den Materialfluss beeinträchtigen, und eine falsche Wandstärke. Dies zeigt, wie wichtig Konstruktionstests und Prototyping sind, um sicherzustellen, dass eine Gussform ihren Zweck korrekt erfüllt. Verunreinigungen Wenn das in die Gussform eingespritzte Material Verunreinigungen enthält, kann sich die Schmelze nicht richtig verformen. Um diese Verunreinigungen herum bilden sich oft Schweißnähte, was zu einer Beeinträchtigung der strukturellen Integrität führt. Verunreinigungen können auch zu ungleichmäßigem Fließen führen, so dass ein Teil des Flusses schneller ist als ein anderer. Überschüssige Formtrennung Die Formtrennung beeinflusst die Geschwindigkeit. Wenn zu viel Formtrennung vorhanden ist, muss ein Hersteller einen Weg finden, einen höheren Druck in der Form zu erzeugen. Andernfalls wird die Schmelze nicht mit der erforderlichen Geschwindigkeit durch die Maschine gepresst, um die Bildung von Stricknähten zu verhindern. Techniken zur Vermeidung von Schweißnähten beim Spritzgießen So wie es mehrere Ursachen für Bindenähte beim Spritzgießen geben kann, gibt es auch mehrere Lösungen, die ein Hersteller verwenden kann. Die Hersteller müssen möglicherweise Tests mit jeder Lösung durchführen, um festzustellen, welche das spezifische Problem, das zu Bindenähten in Produkten führt, löst. Erhöhung der Gussformtemperatur Eine Erhöhung der Temperatur im Einzugszylinder kann das Problem lösen, wenn das in die Gussform eintretende Material nicht vollständig geschmolzen ist. Höhere Temperaturen führen auch zu einer effizienteren Materialtrocknung, was die Bildung von Schweißnähten verhindert. Ändern der Produktwandstärke Die Wandstärke beeinflusst die Zeit, die zum Füllen einer Gussform benötigt wird. Durch die Anpassung der Wandstärke kann die Schmelze an verschiedenen Punkten des Prozesses verlangsamt oder beschleunigt werden, so dass der Hersteller einen gleichmäßigeren Fluss erzeugen kann. Anschnitt verschieben Die Schmelze wird durch eine Öffnung, den so genannten Anschnitt, in eine Kavität eingespritzt. Viele Gussformen haben mehrere Anschnitte, die bestimmen, wie die Schmelze eingefüllt wird und wie sie die Kavität ausfüllt. Die Einstellung der Position dieser Anschnitte kann den Herstellern helfen, Bindenähte zu begrenzen, indem ein gleichmäßiger Fluss durch die Gussform gewährleistet wird. Reduzieren Sie die Abmessungen des Kanalsystems Kleine Kanalsysteme leiten die Wärme schneller. Durch die Verkleinerung der Angusskanäle können die Hersteller die Temperatur des geschmolzenen Materials an der Vorderseite jedes Flusses erhöhen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von Schweißnähten verringert, da der Fluss länger erhitzt bleibt. Anpassung an ein Einstromdesign Mehrere Anschnitte können aufgrund von Unstimmigkeiten bei der Fließgeschwindigkeit und der Richtung zu Schweißnähten führen. Durch die Verwendung einer einzigen Strömungsquelle vermeidet der Hersteller das Problem des Zusammentreffens mehrerer Strömungen. Schnelleres Einspritzen Die vorzeitige Abkühlung ist ein großes Problem beim Kunststoffspritzgießen. Diese Abkühlung tritt häufig auf, wenn die Schmelze zu langsam in die Form fließt. Die Schmelze im Inneren der Gussform beginnt abzukühlen, während sich die heißere Schmelze auf sie legt. Eine Erhöhung der Fließgeschwindigkeit kann ein vorzeitiges Abkühlen verhindern. Allerdings kann dies auch dazu führen, dass sich Schweißnähte einfach an eine andere Stelle des Teils verschieben, wenn der Fluss nicht richtig gesteuert wird. Kunststoff mit geringerer Viskosität verwenden In der Forschungsarbeit Ein Übersichtsartikel zur Messung der Viskosität erörtert M. Maheshwar die Bedeutung der Viskosität bei der Materialauswahl. Er weist darauf hin, dass die Viskosität den inneren Widerstand einer Schmelze beeinflusst, wobei eine höhere Viskosität zu mehr Reibung führt. Diese Reibung ist eine Form des Widerstands, die die Geschwindigkeit verlangsamen kann, mit der geschmolzene Materialien durch eine Gussform fließen, was zu Schweißnähten führt, wenn sie nicht kontrolliert wird. Verwendung des vibrationsunterstützten Spritzgießens (VAIM) Beim VAIM bringt der Hersteller die Einspritzschnecke während des Einspritzvorgangs in eine Vibrationsbewegung. In der Studie Vibrationsunterstütztes Spritzgießen für PLA mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und verringerter Zykluszeit untersuchten Forscher der Lehigh University, wie VAIM die physikalischen Eigenschaften von Polymilchsäure (PLA)-Schmelze beeinflusst. Sie fanden heraus, dass der Zyklus beim Spritzgießen mit VAIM um bis zu 25 % verkürzt werden kann. Wie bereits erwähnt, verringern kürzere Zykluszeiten die Möglichkeit der Schmelzeabkühlung, was zu weniger Schweißnähte führt. Abschluss Obwohl Bindenähte beim Spritzgießen eine große Herausforderung darstellen, gibt es mehrere Lösungen, welche die Bildung von Bindenähten verhindern oder reduzieren können. Die größte Herausforderung für die Hersteller besteht darin, die Ursache für die beobachteten Bindenähte zu erkennen, damit sie geeignete Lösungen umsetzen können.

Die Gussform ist einer der wichtigsten Bestandteile des Spritzgießens. Eine Gussform besteht aus zwei Hälften, zwischen denen sich ein Hohlraum befindet, in den ein geschmolzenes Material gegossen wird. Dieser Hohlraum wird beim Schließen der Gussform durch den Kern und die Kavität gebildet. Viele Menschen verwechseln die Kavität mit dem Kern. Beim Spritzgießen ist die Kavität der weibliche Teil der Form, der die äußere Form des Produkts bildet. Der Kern ist der männliche Teil, der für die innere Form des Produkts verantwortlich ist. In diesem Artikel werden die Kavitäten des Spritzgießens genauer untersucht, wobei der Schwerpunkt auf dem Spritzgießen mit mehreren Kavitäten liegt. Es gibt drei Haupttypen des Kavitätsspritzgießens, auf die ein Hersteller zurückgreifen kann: Einfach-, Mehrfach- und Familienkavitäten-Spritzgießen Nr. 1 - Einfach Kavität Die einfachste und kostengünstigste Option sind Einfachwerkzeuge, mit denen pro Produktionszyklus ein Formteil hergestellt wird. Diese Werkzeuge sind einfacher herzustellen als Mehrkavitätenwerkzeuge, was die Vorlaufzeiten verkürzt und es dem Hersteller ermöglicht, schneller mit der Produktion zu beginnen. Sie sind jedoch nicht für stark nachgefragte Teile geeignet, da das Werkzeug schnell seine Produktionsgrenze erreicht. Das Einfachkavität-Spritzgießen kann eine gute Wahl für Kleinserien sein. Diese Art des Spritzgießens wird oft als 1 x 1 bezeichnet, um auf die Tatsache hinzuweisen, dass in der Gussform eine Kavität vorhanden ist, in der pro Zyklus ein Teil hergestellt wird. Nr. 2 – Mehrfach Kavität Wie der Name schon sagt, wird beim Mehrkavitäten-Spritzgießen eine Gussform verwendet, in der mehrere Teile pro Produktionszyklus hergestellt werden. Dadurch werden nicht nur die Kosten pro Teil gesenkt, sondern auch der Produktionsprozess beschleunigt. Die Herstellung der Form selbst ist teurer. Bei hohen Stückzahlen werden diese Kosten jedoch schnell durch die schnelleren und kostengünstigeren Produktionszeiten wettgemacht. Mehrfachformen werden oft als Multiplikationssummen bezeichnet, zum Beispiel 1 x 2. In diesem Fall produziert die Form zwei identische Teile pro Produktionszyklus. Dies kann je nach den Bedürfnissen des Herstellers auf 1 x 4, 1 x 8 usw. erweitert werden. Nr. 3 – Familien Kavität Eine Erweiterung des Konzepts der 1+1-Gussformen sind die Familiengussformen. Diese Werkzeuge sind zwar in der Herstellung teurer, können aber mit einer einfachen Spritzgussform mehrere verschiedene Formteile herstellen. Obwohl 1 +1 am häufigsten vorkommt, ist es möglich, 1 + 1 + 1 + 1 Gussformen herzustellen, wodurch vier verschiedene Teile pro Zyklus entstehen würden. Beispiele hierfür sind : 1 + 1 – Die Gussform produziert zwei verschiedene Teile pro Zyklus. 2 + 2 – Die Gussform produziert 2 verschiedene Teile mit jeweils 2 Kavitäten. Eine modernere Form des Spritzgießens, bei der zwei verschiedene Materialien in eine Form gespritzt werden, aus der zwei Teile entstehen, erfordert jedoch Ventile in den Kanälen, um den Polymerfluss zu steuern. Familienformen stellen eine Herausforderung dar, wenn die Teile unterschiedlich groß sind. Der Hersteller muss dafür sorgen, dass jede Kavität gleichmäßig gefüllt wird. Große Ungleichgewichte führen zu Problemen mit der Produktqualität, da der Druck nicht gleichmäßig verteilt wird. Anordnung der Kavitäten Nachdem der Hersteller verstanden hat, dass es verschiedene Arten des Kavitäten-Spritzgießens gibt, muss er festlegen, wie die Kavitäten in der Gussform angeordnet werden sollen. Dazu gehört auch die Entscheidung, wie viele Kavitäten die Gussform haben soll. Diese Entscheidungen werden von mehreren Faktoren beeinflusst. Zentrisches Klemmen Wenn eine Gussform geschlossen ist, muss sie zusammengeklemmt werden, um Leckagen zu verhindern und sicherzustellen, dass auf jede Seite der Gussform der gleiche Druck ausgeübt wird. Dies kann bei größeren Gussformen eine Herausforderung darstellen. Wenn ein Hersteller die Gussform oben und unten einspannt, wird auf die Mitte der Gussform möglicherweise nicht der richtige Druck ausgeübt, um gleichmäßige Teile herzustellen. In diesen Fällen muss eine zentrische Klemmung verwendet werden. Diese Art der Klemmung gewährleistet, dass der Druck auf die Mitte der Gussform ausgeübt wird. Die zentrische Klemmung ist bei einem Einfachkavität-Spritzgießen relativ einfach zu bewerkstelligen. Mehrfach- und Familienkavitäten Spritzgießen erfordern jedoch eine vorausschauende Planung der Schließmechanismen, da jede Gussform mehrere Kavitäten hat. Einfaches Werkzeug oder Mehrfachwerkzeug Einfaches Werkzeug ist ein anderer Begriff für das Spritzgießen mit einer Kavität. Oft verwendet ein Hersteller ein großes Werkzeug, bei dem der Formhohlraum leicht außermittig liegt. Dadurch erhält das Werkzeug größere Abmessungen, ermöglicht aber das Einspritzen der Schmelze über einen seitlichen Anguss. Einige Hersteller platzieren den Anguss direkt auf dem Teil, was eine direktere Einspritzung ermöglicht und zu kleineren Werkzeuggrößen führt. Bei Mehrfach- und Familienwerkzeugen muss der Hersteller den Angussabstand berücksichtigen. Dieser Abstand muss für jedes Teil gleich sein, sonst füllen sich die Formhohlräume ungleichmäßig. In diesem Artikel werden später verschiedene Angussarten untersucht. Druck im Formnest Laut einer Studie der Clemson University, die das Konzept des Werkzeuginnendrucks als Qualitätsindikator beim Spritzgießen untersucht hat, ist der Werkzeuginnendruck ein zuverlässiger Indikator für die Teilequalität und die Prozessüberwachung. Die Untersuchung ergab, dass die Erstellung einer Werkzeuginnendruckkurve den Verlauf des Spritzgießzyklus veranschaulicht, selbst beim Mikro-Spritzgießen: Wie aus der Grafik hervorgeht, entspricht die Linie des maximalen Werkzeuginnendrucks der Linie des Teilegewichts. Er steigt mit zunehmendem Gewicht und nimmt entsprechend ab. So kann ein Hersteller den Druckanstieg und -abfall in Abhängigkeit vom Teilegewicht verfolgen. Wenn der Druck bei einem schwereren Teil erheblich abnimmt, deutet dies auf ein Problem in der Form hin, das zu Qualitätsproblemen führen könnte. Es wurde auch kein signifikanter Unterschied zwischen den Kurven verschiedener Materialtypen festgestellt, so dass der Werkzeuginnendruck ein geeigneter Indikator für die Produktqualität ist. Oberflächenbeschaffenheit Alle spritzgegossenen Teile haben eine Oberflächenbeschaffenheit, die von den Werkzeugen aufgebracht wird, mit denen sie hergestellt werden. Die Art der Oberflächenveredelung wirkt sich auf den Zeit- und Arbeitsaufwand aus, der für die Herstellung eines Teils erforderlich ist. Die Oberfläche muss hergestellt werden, wobei jeder Veredelungsschritt zusätzliche Zeit in Anspruch nimmt. Sandstrahlen und Funkenerosion sind zwei gängige Methoden, um eine stabile Hohlraumoberfläche zu erzielen. Die Funkenerosion ist ein subtraktives Verfahren, bei dem elektrische Entladungen verwendet werden, um Merkmale auf einer Gussform zu erzeugen. Beim Sandstrahlen werden feste Partikel mit Druckluft über die Oberfläche des Teils geblasen. Dies dient der Reinigung und Glättung der Oberfläche. Hier einige Beispiele von verschiedenen Anguss/Anspritzarten Ein Anguss ist ein Kanal, durch den geschmolzenes Material während des Spritzgießprozesses fließt. Angüsse leiten das Material aus dem Trichter an die gewünschte Stelle in der Gussform. Beim Spritzgießen mit mehreren Kavitäten ist der Abstand des Angusses von entscheidender Bedeutung für die Herstellung von Qualitätsteilen. Abweichungen bei den Angussabständen führen zu einer ungleichmäßigen Füllung der Kavitäten, was die Qualität der Teile beeinträchtigt. Es gibt mehrere Arten von Angüssen, die ein Hersteller beim Spritzgießen verwenden kann. Sektion Film Bei großflächigen Teilen wird der Anguss mit einem rechteckigen Querschnitt in das Formteil eingefüllt. Dies verhindert innere Spannungen und Verformungen, allerdings muss der Anguss nach der Entformung mechanisch vom Teil getrennt werden. Tunnelausschnitt Das Formteil wird mit einem zylindrischen und konischen Querschnitt gefüllt. Dies wird auch als Seiteneinspritzung bezeichnet. Tunnelschnitte ermöglichen die automatische Trennung von Gussform und Anguss bei der Entformung, führen aber auch zu Druckverlust und Materialscherung. Bananenschnitt Bananenschnitt-Angüsse sind gekrümmt, um den Zugang zu schwierigeren Anspritzpunkten zu ermöglichen. Es erfordert die Verwendung von leicht verformbaren Schmelzematerialien, ermöglicht jedoch ein automatisches Auswerfen des Angusses beim Entformen. Siebanschnitt Speziell für ringförmige Teile eingesetzt, verhindert dieser Anguss, dass Schweiß- und Fließlinien auf dem Teil erscheinen. Er verteilt die Schmelze beim Durchfließen gleichmäßig und ermöglicht so die Herstellung von qualitativ hochwertigen Teilen. Allerdings muss dieser Anguss bei der Nacharbeit manuell entfernt werden und hinterlässt dabei Spuren. Kegel oder Stab Kegel- und Stangenangüsse bieten der Schmelze nur sehr wenig Widerstand, so dass sie direkt in die Kavität fließt. Dies macht sie ideal zum Füllen schwieriger Kavitäten. Allerdings muss die Gussform manuell entfernt werden, was wiederum zu sichtbaren Angussmarkierungen führt. Ringangüsse Ringangüsse sind ideal für lange rohrförmige Teile. Sie lösen das Problem, dass der Druck der einfließenden Schmelze zu Biegungen führt, indem sie die Gussform an allen Seiten stützen. Verständnis des Kavitätsspritzgießens Es gibt verschiedene Arten des Kavitätsspritzgießens, so dass ein Hersteller entscheiden kann, welche Art von Gussformen für seine Produkte am besten geeignet ist. Für Kleinserien eines einzelnen Produkts ist eine einzelne Gussform oder ein einfaches Werkzeug am besten geeignet. Bei hohen Stückzahlen ist es oft am besten, eine Familie oder mehrere Gussformen zu verwenden, um mehrere Teile pro Spritzgusszyklus herzustellen.