Die Kunst und Wissenschaft des Prototyp-Spritzgusses

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Gepostet am Juni. 1., 2020, | Von WayKen Rapid Manufacturing

Wir kennen viele Massenprodukte aus Kunststoff. Plastikeimer, Handyhüllen, die meisten Spielzeuge wie LEGO bestehen alle aus Plastik. Tausende von Spritzgussmaschinen arbeiten Tag und Nacht, um diese alltäglichen Dinge weltweit herzustellen. Aber was tun diese Unternehmen, wenn sie eine neue Komponente entwickeln? All diese Maschinen erfordern sehr komplexe Werkzeuge. Wie funktioniert das Spritzgießen von Prototypen genau? Gibt es Rapid Injection Moulding ebenso wie Rapid Prototyping in anderen Fertigungstechniken? Die Antworten auf all diese Fragen finden Sie hier.

Was schreiben die Anforderungen an Spritzguss-Prototypen vor?

Der Fortschritt hält uns ständig in einem Entwicklungswettlauf. Das Unternehmen, das mehr neue Funktionen herstellt, produziert mehr neue Produkte in kürzerer Zeit, wird den strengen Wettbewerb des globalen Marktes überleben. Aus diesem Grund ist die Produktentwicklung einer der teuersten Teile der Fertigung. Spritzgießen ist ein Verfahren, das normalerweise mit der Massenproduktion verbunden ist. Die komplexen gehärteten Formen mit Kühlkanälen und automatisierten Prozessen produzieren identische Teile in einem atemberaubenden Tempo. Aber wenn wir etwas Neues machen müssen, ein ungetestetes Teil produzieren, stoßen wir auf ein Problem. Wie lässt sich die träge Massenproduktionstechnik in ein flexibles Prototypen-Spritzgussverfahren umwandeln? Die Antwort darauf heißt Schnellspritzgießen.

RIM ist ein erheblich neuer Zweig des Spritzgießens, der gute Perspektiven für Flexibilität bietet. Ich würde sagen, diese Technik ist wie eine Lite-Version einer Software, die Sie auf Ihrem PC entpacken und in ein paar Minuten verwenden, anstatt das Ganze stundenlang zu installieren. Sie werden nicht in der Lage sein, Rapid-Formen dauerhaft zu verwenden, aber es ist ein gutes Geschäft, eine Prototypencharge daraus zu bekommen.

Aber lassen Sie uns vorher sehen, wie Sie den Herstellungsprozess für die Spritzgussteile beschleunigen können, ohne auf spezielle Techniken zurückgreifen zu müssen.

Design für Prototyp-Spritzguss

Viele Startups und Konstrukteure achten beim Entwerfen eines Produkts nicht sehr auf die Herstellungsmethode. Darin ertrinken viele gute Ideen. Wenn Sie kundenspezifische Spritzgussteile herstellen, müssen Sie viele Parameter berücksichtigen. Einer der wichtigsten ist die Wandstärke. Ein ideales Formteil hat überall konstante Wandstärken. Je dünner die Wände sind, desto schneller kann das Teil produziert werden. In der Realität ist dies oft nicht möglich, daher bleiben wir bei allmählichen Änderungen der Falldicke. Das Hinzufügen von Winkeln und Verrundungen ist ebenfalls ein wichtiger Aspekt, da Sie das Teil einfach auswerfen können. Bevor Sie das Design bestätigen, überprüfen Sie immer, ob es aus dem Hohlraum ausgeworfen werden kann.

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Werkzeugdesign

Die Werkzeugausstattung umfasst die Spritzgussformhälften und die Auswerfer. Schnellspritzgusswerkzeuge sind noch komplexer, können aber schneller hergestellt werden. Der Hauptunterschied ist die Flexibilität. Eine Prototypform sollte die Möglichkeit bieten, sie erheblich schnell zu modifizieren. Aus diesem Grund neigen Hersteller von Formprototypen dazu, die Formen im Vergleich zu herkömmlichen Formen in mehr Elemente aufzuteilen. Wenn Sie die Kavität ändern möchten, nehmen Sie sie auf diese Weise vom Werkzeug ab und nehmen nur Änderungen daran vor. Wenn Sie die Kavität und die Kühlkanäle und die Auswerfer modifizieren müssen, können Sie sie alle entfernen und gleichzeitig neu herstellen. Ja, und auch von Grund auf neu herstellen. Wenn Sie alle Teile gleichzeitig herstellen, werden Sie das gesamte Objekt schneller fertigstellen.

Ein weiterer wichtiger Konstruktionsaspekt (neben dem Standard-Flüssigkeitsfluss, der Wandstärke und den Kühlkanälen) ist die Langlebigkeit der Form. Eine herkömmliche Form ist auf maximale Lebensdauer ausgelegt. Deshalb verwenden sie gehärteten Stahl und nehmen sich viel Zeit für die Bearbeitung. Spritzgussprototypen und kundenspezifische Spritzgusswerkzeuge sollten nur eine kurze Zeit dauern. Deshalb können wir auf harte Stähle verzichten und bei härteren Aluminiumlegierungen bleiben. Diese sind viel einfacher zu verarbeiten, können aber dafür sorgen, dass die Form die Prototyping- und Verifizierungsphase überdauert.

Warum erfahrene Ingenieure notwendig sind, um gute Formen herzustellen

Einmal die Prototypenform entworfen ist, ist es eine gute Idee, den Herstellungsprozess vor der Herstellung der Prototypform zu überprüfen. Noch vor wenigen Jahren war dies nicht möglich. Moderne technische Analysemethoden haben jedoch einen langen Weg zurückgelegt. Ein erfahrener Fertigungsingenieur kann die fortschrittlichen Finite-Elemente-Analysewerkzeuge verwenden, um zu replizieren, wie ein verflüssigtes Polymer die Form füllen und wie es abkühlen würde. Durch die Erfahrung im Fertigungsbereich sind Ingenieure in der Lage, Mold-Flow-Prozesse mit guter Präzision zu replizieren. Sie können Konstruktionsfehler frühzeitig finden und unnötige Neuanfertigungen der Prototypenform verhindern.

Prototyp-Spritzguss

Die Formbearbeitung ist an sich schon ein komplexer Prozess, da sich die Hauptflächen oft in geschlossenen Räumen befinden, aber das Wechseln des Materials zu einem weicheren und das Hinzufügen weiterer Trennungen wird viel dazu beitragen, die Herstellungszeit der Prototypform zu verkürzen. Die Hauptsache beginnt, wenn die Form fertig ist.

Dann müssen Sie endlich die Form verwenden und Ihre Spritzgussteile erhalten. Keine Sorge, im ersten Teil werden Sie sicher etwas falsch machen. Der Formprozess ist ziemlich komplex, verwendet eine Reihe unterschiedlicher Materialeigenschaften, sodass es nicht immer möglich ist, jedes Problem im Design genau zu berücksichtigen. Beim Prototypen-Spritzgießen starten Sie das System, erhalten das erste Prototypenteil und stellen die Form neu her.

Tool-Debugging

Das Überarbeiten der Form, damit sie besser zu Ihren Teilen passt, wird als Tool-Debugging bezeichnet. Welche Probleme können bei Ihren Spritzgießwerkzeugen auftreten? Erstens können Fehler auftreten, bei denen die Wandstärke für den Prozess nicht optimal ist. Sie werden kleine Dellen in dem Teil sehen, wo das Material ungleichmäßig erstarrt ist, und Sie können auf einige Bereiche stoßen, in die das Material überhaupt nicht gelangen konnte. Daher ist es wichtig, den Formfluss des Polymers mit der FEA-Methode zu überprüfen.

Ein weiteres weit verbreitetes Problem sind die Fehler bei der Kühlung. Einige Bereiche benötigen möglicherweise zu viel Zeit zum Abkühlen, und wenn Sie das Teil zu früh auswerfen, können Sie es ruinieren. Die Sicherstellung des korrekten Kühlzyklus ist eines der komplexesten Probleme bei der Herstellung von Spritzgussformen.

Sobald Ihr Werkzeug debuggt wurde, herzlichen Glückwunsch, Sie haben erfolgreich einen spritzgegossenen Prototyp hergestellt. Sie sollten jedoch verstehen, dass die Designoptimierung noch nicht abgeschlossen ist und der Designer zu jedem vorherigen Schritt zurückkehren kann, um den Prototyp zu verbessern.

Warum Wayken für Spritzguss-Prototypen wählen?

Benötigen Sie eine kostengünstigere und schnellere Möglichkeit zur Herstellung von Teilen? Mit über 10 Jahren Erfahrung im Spritzguss von Prototypen können wir echte Spritzgussteile für Funktionstests herstellen und so die Fertigungslücke für Produktionswerkzeuge verringern. Außerdem können Kunden hier auch erschwingliche, hochwertige Aluminiumformen kaufen, und die schnellen Bearbeitungszeiten helfen Ihnen, Designrisiken zu reduzieren und die Produktionskosten zu senken. Wenn Sie mehr über unsere Fähigkeit erfahren möchten, Spritzguss-Prototypen herzustellen, zögern Sie bitte nicht, unser Team zu kontaktieren.