Wann Spritzguss mit geringem Volumen verwendet werden sollte

Spritzgießen ist eine nützliche Produktionsmethode, die Herstellern die Möglichkeit gibt, identische Teile in großen Mengen mit gleichbleibender Qualität und Eigenschaften herzustellen. Während der Produktion schießt eine unter Druck stehende Düse geschmolzenen Kunststoff in eine haltbare Metallform, die das Teil abkühlen und schnell auswerfen lässt. Sobald das Teil ausgeworfen ist, schließt sich die Presse und der Vorgang wiederholt sich. Viele alltägliche Kunststoffartikel – von Kämmen und Flaschenverschlüssen bis hin zu Autoteilen und Zahnrädern – werden im Spritzgussverfahren hergestellt.

Früher mussten Spritzgussteile in großen Stückzahlen hergestellt werden, um hohe Anlaufkosten auszugleichen. Eine Gussform aus gehärtetem Stahl kostet Zehntausende von Dollar, und es kann Wochen oder Monate dauern, bis sie bearbeitet sind, aber im Laufe der Zeit ermöglicht ihre Haltbarkeit den Herstellern, ihre Investition zu amortisieren und gleichzeitig die Kosten pro Teil zu senken.

Da sich die Märkte jedoch weiterentwickeln – was sich beispielsweise in der anhaltenden Verlagerung hin zu kundenspezifischen und Kleinserienprodukten zeigt – passen die Hersteller ihre Abläufe an, um von neuen, effizienteren Methoden zu profitieren. Das Spritzgießen mit geringem Volumen ist eine dieser Methoden.

Hauptvorteile des Kleinserien-Spritzgusses

Der Prozess des Kleinserien-Spritzgusses verzichtet auf gehärtete Stahlformen und Einsätze für weichere Aluminiumformen, die in der Regel einfacher und billiger herzustellen sind. Diese Formen sind offensichtlich nicht so langlebig wie ihre Gegenstücke aus gehärtetem Stahl, aber der Vorteil für die Hersteller besteht darin, dass dies bei der Herstellung von Teilen in geringen Stückzahlen oft nicht der Fall sein muss. Bei strategischer Verwendung können weiche Formen letztendlich die Werkzeugkosten senken und die Produktionszeitpläne verkürzen.

In der Regel bezieht sich das Spritzgießen in kleinen Stückzahlen auf die Herstellung von Teilen in Mengen von 100.000 oder weniger. Während diese Zahl für einen Laien wahrscheinlich hoch erscheint, ist sie im Vergleich zu großen Produktionszahlen, die leicht mehrere zehn Millionen Teile erreichen können, immer noch relativ niedrig. Obwohl 100.000 keine offizielle Grenze ist, dient sie als allgemeiner Richtwert für den Punkt, an dem Aluminiumformen weniger kosteneffektiv sind als die Investition in gehärtete Stahlformen.

Gleichzeitig erfordert der für herkömmliche Formen benötigte gehärtete Stahl eine erhebliche Vorabinvestition von Zeit und Geld. Formen aus Aluminium und minderwertigem Stahl sind jedoch weitaus kostengünstiger in der Herstellung und können schneller hergestellt werden. Mit diesen Formen können Hersteller funktionsfähige Teile prototypisieren und produzieren, ohne sich auf hohe Mindestbestellmengen festlegen zu müssen, während sie das Teiledesign und die Produktion nach Bedarf weiter verfeinern. Dies ermöglicht es Herstellern, früher mit der Produktion zu beginnen und in vielen Fällen die Markteinführungszeit erheblich zu beschleunigen, wodurch die Zeit bis zum Erreichen einer Kapitalrendite verkürzt wird.

Kürzere Vorlaufzeiten sind besonders vorteilhaft für kleinere Produktteams mit knappen Budgets, die jetzt Teile mit relativ niedrigen Mindestbestellmengen produzieren und dennoch Gewinne erzielen können. Darüber hinaus kann das Lagern und Entsorgen überschüssiger Bestände schnell teuer werden, aber das schnelle Spritzgießen in kleinen Stückzahlen hilft, Überschüsse zu minimieren, indem Produktionsteams in die Lage versetzt werden, Teile nur in den erforderlichen Mengen herzustellen.

Neben der Schaffung von Möglichkeiten zur Herstellung von Kleinserien- oder kundenspezifischen Teilen bietet das schnelle Spritzgussverfahren ein effizientes Mittel zur Herstellung von Brückenwerkzeugen. Dies ermöglicht Fertigungsunternehmen, mit dem Werkzeugbau von Formen aus gehärtetem Stahl zu beginnen und gleichzeitig Aluminiumformen zur Herstellung von Teilen in der Zwischenzeit einzusetzen.

Ein weiterer bedeutender Vorteil der Verwendung weicherer Spritzgussformen besteht darin, dass sie sich selten nachteilig auf die Teilequalität auswirken:Kunststoffteile, die in geringen Mengen hergestellt werden, sind so gut wie solche, die mit gehärteten Stahlformen hergestellt werden, wenn die richtigen Designüberlegungen berücksichtigt werden.

Wichtige Designüberlegungen für das Spritzgießen von Kleinserien

Es gibt einige wichtige Überlegungen, die bei der Konstruktion von Teilen für die Herstellbarkeit in kleinen Stückzahlen berücksichtigt werden müssen, einschließlich der allgemeinen Teilekomplexität, Formschräge, Wandstärke und Oberflächenbeschaffenheit.

Wenn Sie mit Aluminium arbeiten, möchten Sie normalerweise keine Seitenbewegungen oder Heber implementieren, die normalerweise mit komplexen Einbauten in das Werkzeug verbunden sind. Während diese Vorgänge normalerweise Verschleiß im Werkzeug verursachen – weicheres Aluminium kann einem solchen Druck nicht sehr lange standhalten – dienen Stähle mit geringer Härte wie P20 als optimale Ersatzwerkzeugmaterialien.

Formschräge bezieht sich auf eine in das Design integrierte Verjüngung, die das Auswerfen eines Teils aus seiner Form erleichtert. Stellen Sie sich eine rechteckige Backform vor – wenn die Pfanne wirklich rechteckig wäre, würde es sich als schwierig erweisen, einen Kuchen herauszunehmen. Abgerundete Kanten und abgeschrägte Seiten, die in das Design der Pfanne eingearbeitet sind, lassen den Kuchen jedoch leicht hervortreten. Ein Prinzip, das auch beim Entformen von Spritzgussteilen gilt. Alle vertikalen Flächen sollten mindestens 0,5 Grad Formschräge aufweisen, obwohl näher an 2 oder 3 Grad vorzuziehen sind, wenn die Teilekonstruktion dies zulässt. Einige komplexe Oberflächen können bis zu 5 Grad Formschräge erfordern.

Auch die Dicke der Wände eines Bauteils muss berücksichtigt werden, da dickere Wände nicht unbedingt mit größerer Festigkeit oder Leistung gleichzusetzen sind – insbesondere bei der Arbeit mit thermoplastischen Materialien. Dicke Querschnitte erhöhen sogar die Wahrscheinlichkeit, dass sich Teile während des Kühlprozesses verziehen oder einsinken, weshalb die Wandstärken in der Regel zwischen 0,040 und 0,140 Zoll (1 bis 3,5 Millimeter) über das gesamte Teil bleiben sollten.

Hersteller können auch Werkzeugkosten und Vorlaufzeit einsparen, indem sie auf unnötige Oberflächenveredelungen ihrer Formen verzichten. Wenn die Anwendung des Teils keine extrem glatte Oberfläche erfordert – was das Polieren von Formhohlräumen mit Diamantschwabbeln von Hand beinhalten kann – ist es wahrscheinlich nicht erforderlich. Die Verwendung der kostengünstigsten Oberfläche, die mit der Anwendung eines bestimmten Teils kompatibel ist, ist der Schlüssel zur Senkung der Produktionskosten und zur Verbesserung der Produktionszeiten.

Kleinserien-Spritzguss zu Ihrem Vorteil nutzen

Spritzguss ist eine unglaublich nützliche Fertigungsmethode, die oft genutzt wird, um eine große Anzahl identischer Teile herzustellen. Die hohen Werkzeugkosten für die gehärteten Metallformen bedeuten, dass die Teile in großen Stückzahlen produziert werden müssen, damit sich das Projekt als rentabel erweist. Entwicklungen in Herstellungsprozessen und -technologien ermöglichen es Produktteams jedoch jetzt, schnell Spritzgussteile in kleineren Mengen wirtschaftlich herzustellen und effiziente Brückenwerkzeuglösungen anzubieten.

Bei Fast Radius sind wir stets bestrebt, unsere Arbeit effizienter zu erledigen. Das bedeutet, eng mit jedem unserer Kunden zusammenzuarbeiten – vom Design und Prototyping bis hin zur Postproduktion und Abwicklung – um sicherzustellen, dass sie qualitativ hochwertige Teile erhalten, die kostengünstig hergestellt und innerhalb kurzer Zeit geliefert werden. Kontaktieren Sie uns noch heute, um zu erfahren, wie wir Ihre Designs zum Leben erwecken können.