Tipps und Tricks zum Design von Dünnwand-Spritzguss

Spritzguss ist ein beliebtes und vielseitiges Herstellungsverfahren, das es Unternehmen ermöglicht, Serienproduktionen in großen Stückzahlen zu relativ niedrigen Stückkosten ohne Qualitätseinbußen zu produzieren. Es ist sehr wiederholbar und in der Lage, starke Komponenten herzustellen, die strenge mechanische und dimensionale Anforderungen erfüllen.

Wenn Unternehmen ein Kunststoffteil mit dünnen Wänden herstellen müssen, wie z. B. bestimmte Autoteile oder Handyhüllen, können sie sich dem Dünnwand-Spritzguss zuwenden. Sie müssen jedoch besonders vorsichtig sein, wenn Sie Produkte mit dünnen Wänden entwerfen, da das Dünnwand-Spritzgießen neue Herausforderungen mit sich bringt. In diesem Artikel gehen wir auf die Grundlagen des Dünnwand-Spritzgießens, seine gängigen Anwendungen und einige Designtipps für das Spritzgießen ein, damit Sie Ihre Reise mit dem richtigen Fuß beginnen können.

Was ist Dünnwandspritzguss?

Dünnwandspritzguss ist eine spezielle Form des Spritzgusses, die es Herstellern ermöglicht, dünnere und leichtere Teile herzustellen, ohne die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen. Durch die Entscheidung für den Dünnwand-Spritzguss gegenüber dem herkömmlichen Spritzguss können Unternehmen Material sparen, die Produktivität steigern, die Kosten pro Teil senken und den versandbedingten Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen reduzieren.

Da bei dünnwandigen Kunststoffteilen weniger Material gekühlt werden muss, sind die Zykluszeiten viel kürzer, was die Lieferzeiten verkürzt. Tatsächlich kann eine erhebliche Reduzierung der Wandstärke die Zykluszeiten manchmal halbieren, was Unternehmen dabei hilft, Produkte schneller in die Hände der Kunden zu bringen und Betriebskosten zu sparen. Da dünnere Wände weniger Kunststoff bedeuten, können Unternehmen außerdem Geld beim Material sparen und bei Behältern und Verpackungen mehr Platz für das Produkt lassen.

Das Dünnwand-Spritzgießen bringt jedoch einige Herausforderungen mit sich. Zum einen ist der Injektionsprozess komplizierter. Sie benötigen einen höheren Druck und schnellere Formgeschwindigkeiten, um alle dünnen Hohlräume mit geschmolzenem Material zu füllen, ein Einfrieren zu vermeiden und sicherzustellen, dass das Teil wie beabsichtigt herauskommt. Während beispielsweise ein Bauteil mit Standardwänden in zwei Sekunden gefüllt werden kann, muss dasselbe Teil mit 25 % dünneren Wänden möglicherweise in nur einer Sekunde gefüllt werden. Darüber hinaus müssen Sie möglicherweise zusätzliche Schritte unternehmen und Anschnitte sorgfältig entwerfen, um den Teileauswurf zu erleichtern.

Häufige Verwendung von Dünnwand-Spritzguss in der Fertigung

Hersteller wenden sich bei Kunststoffverpackungen häufig dem Dünnwand-Spritzguss zu, da damit alles hergestellt werden kann, von lebensmittelechten Verpackungen bis hin zu Verpackungen für medizinische Geräte. Andere häufige Anwendungen des Dünnwand-Spritzgießens sind Mobiltelefonkomponenten, Kunststoffdeckel und -behälter, Elektronikgehäuse, Spritzen und Komponenten für medizinische Geräte. Sogar die Automobil-, Bau-, Geräte- und Luft- und Raumfahrtindustrie verwenden Dünnwand-Spritzguss für Teile und Baugruppen.

Tipps und Tricks für das Design von Dünnwand-Spritzgussteilen

Dünne Wände führen oft zu Materialflussproblemen, die zu ungeformten Bereichen führen können. Andere häufige Probleme im Zusammenhang mit dünnen Wänden sind ungleichmäßiges Abkühlen, Verzug, Risse, kosmetische Ungleichmäßigkeiten in der Textur und schwache Bindenähte oder Bruchstellen.

Um diese Probleme zu vermeiden und das bestmögliche Teil zu erstellen:

Achten Sie auf Ihr Material

Die Materialauswahl ist beim Spritzgießen immer wichtig, aber bei der Herstellung von Teilen mit dünnen Wänden ist sie unerlässlich. Einige Materialien wie Polycarbonat (PC) sind klebrig, was das Befüllen von Formen mit dünnen Wänden erschwert. Bestimmte Thermoplaste fließen jedoch leichter durch schmale Abschnitte einer Form, wie z. B. Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Nylon (PA) und Polypropylen (PP). Flüssigsilikonkautschuk (LSR) lässt sich ebenfalls leicht füllen, obwohl es das Risiko von Graten entlang der Trennlinien Ihrer Form erhöhen kann.

Es gibt kein Universalmaterial für den Dünnwand-Spritzguss. Berücksichtigen Sie daher die Geometrie und die Anwendungsanforderungen Ihres Teils, wenn Sie Materialien vergleichen. Versuchen Sie auch, ein Material zu wählen, das den Werkzeugverschleiß nicht beschleunigt, wenn es mit hohen Geschwindigkeiten eingespritzt wird.

Berücksichtigen Sie Ihr Formmaterial

Sie müssen nicht nur über das Material Ihres Produkts nachdenken, sondern auch Ihr Formmaterial sorgfältig prüfen. Während P20-Stahl häufig in herkömmlichen Spritzgussanwendungen verwendet wird, ist er möglicherweise nicht stark genug, um den hohen Drücken, dem Verschleiß und der Erosion standzuhalten, die mit Spritzgussteilen mit dünnen Wänden verbunden sind. Stattdessen benötigen Sie ein robusteres Material wie 718, H-13, D-2 oder einen anderen zähen Stahl.

Es ist wichtig zu beachten, dass Sie für ein Werkzeug aus einem robusten Material möglicherweise 30 % bis 40 % mehr bezahlen als für eines aus P20. Diese zusätzlichen Kosten können jedoch leicht durch die erhöhte Leistung und Langlebigkeit des Tools ausgeglichen werden.

Haben eine einheitliche Wandstärke

Stellen Sie nach Möglichkeit sicher, dass Ihr Design durchgehend eine gleichmäßige Wandstärke aufweist. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Kühlung und hilft, Verziehen, Einfallstellen, Fließlinien und kurze Schüsse zu vermeiden. Um beste Ergebnisse zu erzielen, sollte die Wandstärke mindestens 0,9 mm (0,0354 Zoll) oder mehr betragen.

Rippen oder Zwickel hinzufügen

Sie können Rippen in Ihre Teilekonstruktion aufnehmen, wenn Sie Ihr Teil verstärken oder seine Steifigkeit erhöhen müssen. Während Rippen im Allgemeinen halb so dick sind wie die Wand, die sie tragen, können Ihre Rippen so dick wie Ihre Wand sein, wenn Ihre Wand weniger als 1 mm dick ist. Es können jedoch Einfallstellen und Durchlesungen sichtbar sein, wo die Rippe die Wand schneidet.

Falsch konstruierte Rippen können zu Verwerfungen, Einfallstellen, Hohlräumen und Brüchen führen und mehr Ärger verursachen, als sie wert sind. Um diese Probleme zu vermeiden, konstruieren Sie die Rippen so, dass sie 60 % der Wandstärke oder weniger betragen, halten Sie die Basisradien klein, halten Sie die Rippen um das Dreifache der Wandstärke auseinander und berücksichtigen Sie 1° Formschräge oder mehr.

Wenn Sie Ihre dünne Rippenwand verstärken möchten, ohne Ihre Rippen dicker zu machen, fügen Sie Zwickel (oder Kreuzstützrippen) hinzu und befolgen Sie dieselben Richtlinien.

Radien einbeziehen

Scharfe Ecken sind beim Spritzgießen nie gut, da sie dazu führen können, dass Teile während des Auswurfvorgangs am Werkzeug haften bleiben. Sie erfordern auch mehr Druck zum Füllen und können zu Hohlräumen führen, wenn nicht genügend Druck vorhanden ist. Daher ist es wichtig, Radien einzubeziehen und Innen- und Außenecken und -kanten abzurunden. Da der Formhohlraum beim dünnwandigen Kunststoffspritzguss unglaublich eng ist, ist es noch wichtiger, scharfe Ecken und Kanten zu vermeiden, um einen reibungslosen Materialfluss und einen sauberen Auswurf zu gewährleisten.

Achten Sie auf die Temperatur

Die Formtemperatur ist der Schlüssel zum Spritzgießprozess und kann drastisch beeinflussen, wie das Endprodukt aussieht und sich anfühlt. Eine wärmere Form lässt den eingespritzten Kunststoff leichter fließen, was zu einer besseren Oberflächenqualität führt.

Wenn es um die Kühlung geht, platzieren Sie Kühlleitungen ohne Schleifen direkt in Ihren Kern- und Kavitätsblöcken, um die Oberflächentemperatur Ihrer Form so konstant wie möglich zu halten. Versuchen Sie außerdem, die Menge des Kühlmittelflusses durch Ihr Werkzeug zu erhöhen, anstatt die Kühlmitteltemperatur zu verringern, und stellen Sie sicher, dass der Temperaturunterschied zwischen Ihrem Zuführungskühlmittel und Rückführungskühlmittel weniger als 10 °F beträgt.

Entwerfen Sie Tore mit Sorgfalt

Da beim Dünnwand-Spritzgießen höhere Einspritzgeschwindigkeiten und -drücke erforderlich sind, sollten die Anschnitte größer sein als die Wände des Teils, um den Angussverschleiß und die Materialscherung zu minimieren. Dies trägt auch dazu bei, das Auftreten von Gefrieren zu verhindern oder zu eliminieren, bevor das Packen erreicht ist. Wenn Ihr Anguss mit einem Pinpoint, Hot-Drop oder Anguss an eine dünne Wand anschließt, können Sie die Belastung am Anguss reduzieren und den Füllprozess verbessern, indem Sie einen Angussschacht einbauen.

Möglicherweise möchten Sie auch die Entformungswinkel von Verstärkungsrippen, Kanten und Vorsprüngen erhöhen, da dünnwandige Kunststoffteile nur minimal schrumpfen.

Dünnwandige Teile mit Fast Radius erstellen

Dünnwandspritzguss hilft Unternehmen nicht nur, das Teilegewicht und den Materialverbrauch zu reduzieren, sondern kann auch dazu beitragen, Kosten und Zykluszeiten zu reduzieren. Sie müssen jedoch diese Tipps und Tricks befolgen, um Materialflussprobleme, ungleichmäßige Kühlung und andere Probleme zu vermeiden.

Ein erfahrener Fertigungspartner wie Fast Radius kann Sie durch den Spritzgussprozess begleiten, vom Design bis zur Produktion. Wenn Sie mit uns zusammenarbeiten, können wir Ihnen dabei helfen, Spritzgusswerkzeuge zu entwerfen und Qualitätsteile schnell und kostengünstig herzustellen. Außerdem wird Ihr Design durch das Hochladen Ihrer Teiledatei auf unsere Website einer sofortigen DFM-Analyse unterzogen, um potenzielle Herstellbarkeitsprobleme zu identifizieren. Erstellen Sie ein Konto und laden Sie Ihre Teiledesigns hoch oder kontaktieren Sie uns noch heute, um mit Ihrem nächsten Spritzgussprojekt zu beginnen.