Top 5 Spritzguss-Fallen und wie man sie vermeidet

Wie jedes Fertigungsverfahren hat Spritzguss Vor- und Nachteile. Manche Teile lassen sich leichter spritzen als andere, und schnell kann einiges schiefgehen, wenn man nicht weiß, was man tut.

Für Einsteiger, die mit ihren ersten spritzgegossenen Teilen experimentieren – oder sogar für erfahrene Ingenieure, die sonst andere Prozesse nutzen – ist es leicht, in bestimmte Fallen zu tappen, die zu schwachen, unansehnlichen oder verformten Teilen führen.

Dieser Artikel beleuchtet fünf häufige Fehler beim Spritzguss mit Ratschlägen, wie man sie vermeidet.

1. Schwankende Wanddicken

Im Gegensatz zu CNC-gefrästen oder 3D-gedruckten Teilen, die viele Formen annehmen können, sehen spritzgegossene Teile oft ähnlich aus: dünne, schalenartige Objekte ohne tiefe Massivbereiche.

Das liegt an der Funktionsweise des Spritzgusses. Wenn eine Form mit flüssigem Material gefüllt wird, muss dieses abkühlen, um fest zu werden; kühlen manche Bereiche schneller ab als andere, erstarren und schrumpfen die kühleren Bereiche früher, was Spannungen verursacht, die zum Verzug des Teils führen.

Um diesen Verzug zu vermeiden, sollte sichergestellt sein, dass keine Bereiche dramatisch dünner sind als andere, da dünnere Bereiche schneller abkühlen. Ideal ist eine vollständig gleichmäßige Wanddicke; falls nicht möglich, sollte der Übergang zwischen dünn und dick so graduell wie möglich sein.

Regeln:

• Dünne Wände sollten nicht dünner als 40 % der Dicke angrenzender Wände sein
• Materialien wie Polyurethan und langfaserverstärkte Kunststoffe vertragen keine dünnen Wände

2. Aus anderen Formaten konvertierte CAD-Dateien

Beim Design eines spritzgegossenen Teils müssen Sie von Grund auf neu beginnen und jeden Schritt des Produktlebenszyklus auf den Spritzgussprozess abstimmen.

Das bedeutet: Sie können nicht einfach eine 3D-Druck-Datei wie .STL nehmen und in ein Spritzgussformat konvertieren. Selbst wenn Sie die .STL in .STEP umwandeln, bleibt ein 3D-Objekt, das ursprünglich aus Dreiecken bestand, während Spritzguss Formen als Kurvenserien interpretiert.

Zwar existiert Reverse-Engineering-Software, um .STL-Dateien (zurück) in andere Formate zu überführen, doch diese erfordert genauso viel Expertise – oder mehr – wie das Neudesign eines Teils.

3. Trennlinien (Parting Lines) am falschen Ort

Im Spritzgussprozess ist die Trennlinie die Grenzlinie zwischen Kern- und Kavitätenform. Ihre Platzierung beeinflusst Erfolg und kosmetisches Erscheinungsbild des Formteils.

Falsche Trennlinienplatzierung kann Probleme verursachen wie:

• Gratsbildung (Flash), wo Material aus dem winzigen Spalt zwischen Kern und Kavität austritt
• Bedarf an zusätzlichen Auswurfschritten

Trennlinien sollten idealerweise entlang scharfer Kanten platziert werden. Das macht die Linie weniger sichtbar und reduziert Gratbildung und andere unerwünschte Effekte.

Viele CAD-Softwarepakete beinhalten Trennlinienanalyse, um die ideale Platzierung zu finden. Ihre Software kann jedoch die spätere reale Anwendung Ihres Teils nicht erfassen, was auch ein großer Faktor bei der Linienplatzierung ist.

4. Weniger als 1 Grad Entformungsschräge (Draft) verwenden

Beim Spritzguss ist Entformungsschräge (Draft) ein in das Design eingebrachter Winkel, um das Auswerfen der Form zu erleichtern. Draft kann auch Verzug oder Bruch eines Teils reduzieren.

Einer der häufigsten Designfehler im Spritzguss ist der Verzicht auf Draft – oder die späte Einbindung, wenn dies das ansonsten fertige Design negativ beeinflusst.

Regeln:

• 1 Grad Entformungsschräge pro Zoll Kavitätstiefe hinzufügen
• 0,5 Grad für senkrechte Flächen
• 3+ Grad für Shutoff

Beachten Sie auch, dass der Draft zur Trennlinie in Beziehung steht: Die Linie muss so platziert sein, dass sie den Draft teilt und minimiert.

5. Hinterschneidungen (Undercuts)

Hinterschneidungen sind Vorsprünge, vertiefte Bereiche oder andere Merkmale, die ein Teil daran hindern würden, aus einer einfachen Zweiteilform auszuwerfen. Beispiele: Verbindungsclips an Kunststoffbehältern, Gewinde an Befestigungselementen.

Spritzgegossene Teile sind deutlich einfacher (und günstiger) zu fertigen, wenn das Design frei von Hinterschneidungen ist – alle Anstrengungen sollten unternommen werden, sie zu eliminieren.

Ist das Merkmal essenziell für das Teil, gibt es Workarounds: Seitenbewegungen (Side-Actions), Bumpoffs, Teleskop-Shutoffs – diese erhöhen jedoch Kosten und Lieferzeit. Eine Änderung der Trennlinie kann das Hinterschneidungsproblem mildern.

Hinterschneidungen sind auch beim CNC-Fräsen problematisch, wenn ein Schaftfräser ein Merkmal wegen seiner Platzierung nicht erreichen kann. Manche Prototypen mit schwierigen Hinterschneidungen eignen sich für 3D-Druck mit Stützstrukturen.

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