Spritzgegossene Kunststoffteile: Design-Regeln (Wandstärke, Rippen, Bohrungen, Ecken) für fehlerfreie Teile

Bedeutung des Spritzgusses

Der Großteil heutiger Kunststoffbauteile wird spritzgegossen. Maschine schmilzt Granulat → spritzt in Form (Tool) → Teil erstarrt → Auswerfen. Design & Fertigung müssen simultan betrachtet werden (Design for Manufacturing).

Drei Kernelemente des Teiledesigns

1. Nominale Wandstärke (Nominal Wall)

• Wanddickenkonstanz: Variation ≤ 10 % über das gesamte Teil
• Dickere Wände = mehr Material, längere Zykluszeit, höhere Kosten, Schwindungsrisiko
• Zu dünn → Füllprobleme, Festigkeitsdefizit
• Verstärkung: Glasfasern (GF), Kohlefasern (CF) für Hochleistungsanforderungen

2. Ansätze / Rippen (Projections / Ribs)

• Erhöhen Steifigkeit ohne Wanddickenerhöhung
• Regel: Rippendicke ≤ 0,5–0,7 × Nominalwand (verhindert Einfallstellen / Sink Marks)
• Entformungsschräge (Draft) mind. 0,5–1° an Rippenflanken

3. Bohrungen & Vertiefungen (Holes & Recesses)

• Position & Größe beeinflussen Festigkeit & Füllverhalten kritisch
• Seitenbohrungen (Core Pulls / Slides) → Werkzeugkomplexität & Kosten ↑ → minimieren im Design
• Blindbohrungen bevorzugt (Kern im Werkzeug)

Eckengestaltung & Strömungsoptimierung

• Schmelze = Fluide → Strömungssimulation (Moldflow) leitet Design
• Scharfe Ecken → Strömungsabriss, Scherwärme, Spannungskonzentration → Risse
• Lösung: Radien (Fillets) an allen Innenecken (R ≥ 0,5–1 × Wandstärke)
• Glatte Übergänge = niedrigere Spannungen, bessere Füllung, höhere Festigkeit

Weitere Design-for-Manufacturing-Regeln

• Entformungsschräge (Draft) an allen senkrechten Flächen (0,5–3°)
• Angussposition: Symmetrisch, kurzer Flussweg, Vermeidung von Schweißlinien in optisch/strukturkritischen Zonen
• Entlüftung (Vents) an Letztfüllstellen (Gasentweichung)
• Auswerferpositionen planen (keine optischen Flächen, keine Funktionselemente)