Ein Leitfaden zum Werkzeug- und Formenbau für die Fertigung

Werkzeuge sind das Rückgrat von  Kunststoffspritzguss . Ohne ein geeignetes Werkzeugdesign würde Ihr Kunststoffteil niemals richtig skaliert werden. Eine hochwertige Werkzeugkonstruktion kann Ihnen bei der Produktion enorm viel Zeit und Geld sparen. Bevor Sie sich an einen Werkzeugmacher wenden, sollten Sie einige Fakten über Werkzeuge beachten.

Was sind Werkzeuge?

Ein Werkzeug, auch als Form bekannt, bezieht sich auf den negativen Hohlraum, in den geschmolzenes Kunststoffharz eingespritzt wird, um ein Teil zu erstellen. Teile in hoher Stückzahl und Qualität erfordern geeignete Werkzeuge. Da Werkzeugdesign und -konstruktion komplex sind, erfordert die Herstellung erhebliche Kapitalinvestitionen und genügend Vorlaufzeit, um ein effektives Werkzeug zu erstellen.

Prototypenwerkzeuge und Prototypenwerkzeuge

Der Werkzeugkonstruktionsprozess beginnt in der Phase der Prototypenentwicklung. Hier entstehen durch 3D-Druck, gegossenes Urethan und Bearbeitungstechniken Prototypenwerkzeuge. Diese Kleinserien-Prototypen beheben, entwickeln und validieren das Werkzeugdesign während der Pilotproduktion. Auch wenn dieser Schritt unnötig erscheinen mag, kann die frühzeitige Reduzierung von Fehlern im Herstellungs- und Montageprozess später Zeit und Kosten erheblich reduzieren.

Überlegungen beim Entwerfen eines Tools

Das richtige Werkzeugdesign und die richtige Auswahl müssen der Komplexität, der Lebensdauer, der Anwendung und dem potenziellen Produktionsvolumen des Werkzeugs Rechnung tragen. Die Wahl der Werkzeuge, in die investiert werden soll, ist der schwierigste Teil des Werkzeugprozesses. Wenn das Teil direkt in die hochvolumige Auftragsfertigung geht, ist es am kostengünstigsten, langfristig direkt in teure Produktionswerkzeuge zu investieren. In anderen Fällen, wie z. B. in der Kleinserienfertigung, kann die Verwendung eines Prototypwerkzeugs vorteilhafter sein, bis die Produktion erheblich ansteigt.

Werkzeugmacher bieten die notwendige Unterstützung beim Werkzeugdesignprozess, da sie sich mit Fertigungstechniken und Werkzeugdesign auskennen. Sie können Mold-Flow-Analysen durchführen, um das Werkzeugdesign zu optimieren und die besten Positionen für Trennlinien, Anschnitte und Auswurfpositionen auszuwählen. Ein Qualitätsingenieur für Prototypendesign arbeitet eng mit Werkzeugmachern zusammen, um sicherzustellen, dass das optimale Werkzeug für Ihre Anwendung hergestellt wird.

Wie man ein Werkzeug entwirft und herstellt

Nach der Zusammenarbeit mit den Werkzeugmachern an der Konstruktion ist das Teil fertig und für die T1-Bemusterungsphase freigegeben. Sie werden das erste Werkzeug mit einer Vorlaufzeit von 2 bis 16 Wochen bauen, abhängig von Designüberlegungen. Die T1-Bemusterung zeigt, dass die Werkzeuge korrekt funktionieren und ideale Teile produzieren. Nachdem die T1-Probenahme akzeptiert wurde, können alle notwendigen Änderungen und die ästhetische Formtexturierung beginnen. Diese zusätzlichen Änderungen können 1-2 Wochen dauern. Die modifizierten Formen, die als T2-Muster bezeichnet werden, werden zur Genehmigung von Textur und Aussehen eingesandt. Sobald die T2-Muster genehmigt sind, gibt der Werkzeugmacher sie an den Vertragshersteller frei.

Beim Hersteller werden die T2-Muster zur Prozessentwicklung und Teilequalifizierung in die Produktionslinie eingesetzt. Das Werkzeug wird einer Reihe von Formstudien unterzogen, die dazu beitragen, die optimalen Bedingungen und Eigenschaften für die Herstellung von Teilen mit diesem Werkzeug zu ermitteln. Der Hersteller führt experimentelle Versuche durch, um Prozesseingaben und entsprechende Auswirkungen auf die Teileeigenschaften zu isolieren. Diese anfänglichen Tests helfen dem Spritzgießer, ein ideales Verarbeitungsfenster zu validieren, das Teile innerhalb der Spezifikation produziert.

Nach der anfänglichen Prozessentwicklung, Qualifizierung und Validierung tritt das Tool in einen regelmäßigen Wartungsplan für die Produktion ein. Hier wird das Werkzeug regelmäßig auf Verschleiß und andere potenzielle Probleme überwacht, die sich auf die Teilequalität oder die Lebensdauer des Werkzeugs auswirken.

Grundlegende Funktionen eines Tools

• Hohlraumhälfte – Die Kavitätshälfte ist die Seite eines Werkzeugs, die sich nicht bewegt. Es wird typischerweise an der Seite der Formmaschine angebracht.
• Kernhälfte – Die Seite des Werkzeugs, die sich mit der Formmaschine gegen die Kavitätshälfte öffnet und schließt. Es öffnet sich, wenn das Teil aus dem Werkzeug entfernt wird.
• Kühlleitungen – Kanäle, die das Kühlmittel durch das Werkzeug fließen lassen und die Kühlung des Kunststoffteils steuern.
• Ejektorsystem – Stifte auf der Kernhälfte des Werkzeugs, die helfen, das gekühlte Teil nach dem Formen herauszudrücken.
• Läufer – Ein Fließweg für das Kunstharz, der es der Presse ermöglicht, Material direkt in den Hohlraum des Teils einzuspritzen.
• Nebenaktionen – Bewegliche Teile innerhalb des Teilehohlraums hinzugefügt, um Hinterschneidungen zu ermöglichen.

Der gesamte Prozess vom Prototyp bis zur Produktion kann Monate und erhebliche Investitionen in Anspruch nehmen, um ordnungsgemäß abgeschlossen zu werden. Daher ist es wichtig, Ihre Teile während der gesamten Produktentwicklung für die Fertigung zu konstruieren. Ein Produktdesign, das mithilfe von maschineller Bearbeitung oder 3D-Druck als Prototyp erstellt wurde, lässt sich möglicherweise nicht einfach in ein Werkzeugdesign für die Massenproduktion übersetzen. Wir empfehlen die Zusammenarbeit mit einem Produktentwicklungsunternehmen, das mit der Werkzeugkonstruktion und dem Herstellungsprozess bestens vertraut ist und dieses Wissen zunächst in die Konstruktion Ihres Produkts einfließen lässt. Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Sie anfangen sollen, oder Expertenratschläge zum Entwerfen Ihrer Tools wünschen, kontaktieren Sie uns und wir helfen Ihnen gerne weiter.