Reduzieren Sie Ihre Spritzgusskosten beim Kunststoff-Prototyping

Wir leben in einer Welt der Massenproduktion, in der Spritzgussformen einfach nicht mehr wegzudenken sind. Nahezu alle Gegenstände unseres täglichen Lebens enthalten im Spritzgussverfahren hergestellte Kunststoffteile. Angesichts der Allgegenwärtigkeit solcher Objekte ist es unerlässlich, Einblicke in die Spritzgusskosten zu gewinnen.

Jetzt bestimmen mehrere Faktoren die Spritzgusskosten. Hier spielt kein einzelner Faktor eine Rolle. Dementsprechend ist es das Ziel dieses Artikels, Leser wie Sie über Spritzgusskosten zu informieren und aufzuklären. Auf diese Weise können Sie jedes Mal, wenn Sie solche Formen für Ihre eigenen, einzigartigen Zwecke herstellen lassen müssen, dies tun, während Sie optimale Formenkosten tragen.

5 Faktoren, die sich auf die Kosten von Spritzgussformen auswirken

Bei der Bewertung der Spritzgusskosten werden Sie feststellen, dass 5 Hauptfaktoren über den gesamten Produktionszyklus eine Rolle spielen. Im Folgenden betrachten wir jeden dieser Faktoren, um Ihnen zu helfen, die Gesamtauswirkung auf die Spritzgusskosten einzuschätzen.

In jedem Fall haben wir entsprechende Kostenbeispiele für das Spritzgießen geteilt. Sie werden Ihnen helfen, den Unterschied zu verstehen, der durch diese unten genannten Faktoren verursacht wird.

Teilegröße

Kunststoffteile gibt es in einer Vielzahl unterschiedlicher Größen. Je nach Verwendungszweck kann ein komplexes Teilesortiment hergestellt werden. Autos sind ein klassisches Beispiel. In einem Einzelfahrzeug müssten mehrere solcher Teile eingebaut werden. Denkt man an weitere Varianten solcher Fahrzeuge, steigt der Teilebedarf weiter an.

Bei so vielen unterschiedlichen Teilen, die alle in mehreren Größen hergestellt werden müssen, werden die Gesamtkosten für das Spritzgusswerkzeug zwangsläufig steigen. Dies gilt insbesondere, da jedes Teil seine eigene einzigartige Formgröße erfordern würde.

Teilekomplexität

Es gibt einige Teile, die relativ grundlegender Natur sind. 3-D-Drucke, die in kleinen Stückzahlen zu Hause gemacht werden, sind ein gutes Beispiel dafür, wobei der Komplexitätsgrad besonders rudimentär ist. Eine Form mit nur einem Hohlraum würde auch als ziemlich einfach angesehen werden.

Auf der anderen Seite haben Sie größere Formen, oft aus Stahl mit mehr Hohlräumen im Inneren. Ein geeignetes Beispiel wären Flugzeuginnenteile aus Kunststoff. Sie werden in großen Mengen, oft zu Zehntausenden, mit unfehlbarer Genauigkeit benötigt. Oft müssen sie mit Firmenlogos geprägt werden, was ihre Komplexität weiter erhöht. Mit zunehmender Komplexität steigen zwangsläufig auch die Kunststoffspritzgusskosten.

Teilkavitäten

Im obigen Fall haben wir Stahlformen mit mehreren Hohlräumen darin zitiert. Solche Formen können besonders komplex sein. Innerhalb dieser gibt es ein absolutes Überangebot an Kunststoff-Spritzgussformen. Abhängig von der Endleistung können die erforderlichen Kavitäten erheblich variieren.

Da der Bedarf an solchen Hohlräumen für Spritzgussteile zunimmt, steigen gleichzeitig die Kosten für das Kunststoffspritzgießen.

Endbearbeitung von Teilen

Als bestes Beispiel seien hier kundenspezifische Spritzgussteile genannt. Der Grad der Endbearbeitung, der für ein bestimmtes Teil erforderlich ist, wirkt sich direkt auf die anfallenden Herstellungskosten aus.

Ein hochglänzendes, glattes Finish würde beispielsweise mehr Arbeitsstunden und Aufwand erfordern als ein strukturiertes Finish. Ersteres müsste eine Reihe von Polierschritten durchlaufen, bevor es das gewünschte Aussehen erreichen kann. Alle diese zusätzlichen Schritte erhöhen die Gesamtkosten.

Dann wird der gesamte Spritzgussprozess besonders aufwändig. In diesem Fall steigen natürlich die Gesamtkosten für Kunststoffspritzgussformen erheblich.

Teilemengen

Bei der Bestimmung der Werkzeugkosten für das Spritzgießen spielen die Stückzahlen eine entscheidende Rolle. Wie Ihnen die Logik sagt, sinken die Kosten pro Teil, je größer die Anzahl der Teile ist, die mit derselben Form hergestellt werden sollen.

Bedenken Sie dabei, dass es für jedes Formprojekt einen Maschinenzyklus gibt. Dies hat eine doppelte Auswirkung auf die Zeit, die erforderlich ist, um jedes Mal eine fertige Ausgabe zu erstellen, sowie auf die Gesamtdauer, für die eine Form Produktionsteile herstellen kann. Jenseits dieser Schwelle wird die Qualität beeinträchtigt. Tatsächlich kann eine typische Spritzgussform einfach keine Ausgabe mehr produzieren, sobald die vorgegebene Menge an Einheiten erstellt wurde. Berücksichtigen Sie daher in diesem Zusammenhang auch die Notwendigkeit einer frischen Kunststoffspritzgussform.

Was bestimmt die Spritzgusskosten?

Noch einmal möchten wir betonen, dass mehrere Faktoren zu den Kosten einer typischen Kunststoffspritzgussform beitragen. Berücksichtigen Sie diese bei der Berechnung der Spritzgusskosten für die Herstellung von Formen.

1. Maschinenkosten

Ein angemessenes Spritzgussverständnis erfordert, dass Sie auch die Kosten der am Prozess beteiligten Maschinen erkennen und schätzen. Heute gibt es Formmaschinen mit gigantischer Tonnage, die Spritzgussformen der unterschiedlichsten Art herstellen. Diese größeren Formmaschinen, verbunden mit komplexeren Vorgängen, die für ihren Betrieb erforderlich sind, tragen alle dazu bei, die Kosten in die Höhe zu treiben.

Daneben gibt es relativ einfachere – und auch langlebigere &vielseitigere Spritzgießmaschinen, die besonders kostengünstig sind. Berücksichtigen Sie in diesem Zusammenhang daher immer die Kosten der Spritzgießmaschine.

2. Werkzeugkosten (Formkosten)

Dies ist nichts anderes als die Kosten einer typischen Form. Auch hier werden Sie in eine Reihe von Faktoren eingeweiht, die sich auf die Werkzeugkosten auswirken. Dazu gehören die Komplexität des/der herzustellenden Teils/Teile, das Produktionsvolumen, der Prozess zur Herstellung der Form sowie das Material der Form, beispielsweise eine Aluminiumform oder eine Stahlform usw.

Die folgenden drei Verfahren werden am häufigsten zur Herstellung von Spritzgussformen verwendet:

CNC-Bearbeitung

Dies ist die am häufigsten verwendete Methode zur Herstellung von Spritzgussformen. Dabei werden CNC-Maschinen (Computer Numerical Controlled) verwendet, um Formen aus einem Materialblock, typischerweise Aluminium oder Stahl, herzustellen.

Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, bei dem überschüssiges Material mit Hochgeschwindigkeits-Rotationsschneidwerkzeugen von einem Rohmaterialblock entfernt wird.

Typischerweise werden mit diesem Verfahren Stahl- oder Aluminiumformen hergestellt. Ein wesentlicher Vorteil ist die dabei erzielte überragende Genauigkeit. Es ist auch relativ schnell und kostengünstig.

3D-Druck (Additive Fertigung)

Oft erweist sich der 3D-Druck als einer der kostengünstigsten Ansätze für den Spritzguss. Dies ist eine relativ neuere Methode zur Herstellung von Formen. Dabei wird die Form schichtweise aufgebaut. Es eignet sich jedoch nicht zum Erstellen von Formen mit komplexen Geometrien.

Insgesamt haben die Fortschritte in der 3D-Drucktechnologie die verfügbaren Gesamtmöglichkeiten erheblich erweitert, während die Kosten immer noch auf einem optimalen Niveau gehalten wurden.

EDM (Electrical Discharge Machining)

Einige der komplexesten Formenkonstruktionen werden mit dieser Methode verwirklicht. Ja, die damit verbundenen Kosten mögen hoch sein, aber die in diesem Fall erzielten Ergebnisse sind den meisten überlegen. Darüber hinaus sind angesichts der (weitgehend) industriellen Anwendung dieser Methode die Kosten oft weniger von Bedeutung als eine außergewöhnliche Qualität des Outputs.

3. Arbeitskosten

Unabhängig davon, wie mechanisiert Ihre Herstellungsprozesse sind, werden immer Arbeitskosten involviert sein. Zum Beispiel benötigen Sie sicherlich einen Maschinenbediener, um Ihren Spritzgussprozess zu steuern. Gleichzeitig kann sich dies je nach Region, Arbeitsmarkt und Währungsdynamik als zwingender Faktor erweisen oder auch nicht.

4. Injizierte Materialkosten 

Die Kosten der in die Form eingespritzten Rohmaterialien spielen eine große Rolle bei den Gesamtkosten der Spritzgussteile. Es gibt viele Arten von Kunststoffen, die für den Spritzguss verwendet werden können, darunter ABS, PS, PE, PC, PP oder TPU. Je teurer das Material, desto teurer werden die Teile. In einigen Fällen müssen möglicherweise exotische Materialien verwendet werden, was die Kosten noch weiter in die Höhe treiben kann.

5. Andere

• Polymerharz – Sowohl die Menge als auch die Qualität (die gut sein muss, um eine hervorragende Leistung zu gewährleisten) des erforderlichen Polymerharzes können die Kosten drastisch senken. Denken Sie daran, wenn Sie Ihre Auswahl an technischem Kunstharz treffen.
• Formbasis – Hier befinden sich alle Formnester, einschließlich einer ähnlichen, aber nicht identischen Familienform (falls vorhanden). Wenn Ihre Form relativ groß ist, würde dies die Kosten der Basis dramatisch erhöhen. Natürlich würde es helfen, hier einen Kernhohlraumansatz mit Wandhohlräumen zu wählen, um die Formkosten unter Kontrolle zu halten.
• Kühlleitungen – Sie werden auch als Kühlkanäle bezeichnet und sind entscheidend für die Geschwindigkeit und Effizienz, mit der Formen abkühlen, damit sich eingespritzte Materialien verfestigen können. Ja, sicherzustellen, dass ihre Bereitstellung die variablen Kosten erhöht.

Wie lassen sich Spritzgusskosten senken?

Die Einsparung von Produktionskosten ist dabei von größter Bedeutung kommt in die Fertigung, da es die Endkosten des Produkts minimiert. Wie wir alle wissen, besteht der einfachste Trick zur Reduzierung des Stückpreises darin, die Teilemenge zu erhöhen, da die Vorabkosten für die Bearbeitung und Konstruktion der Form für mehr Teile verwendet werden können. Darüber hinaus können Sie auch die folgenden Möglichkeiten ausprobieren, um die Spritzgusskosten zu senken.

1. Bewerten Sie Ihr Design auf Herstellbarkeit (DFM)

Eine der besten Möglichkeiten, die Spritzgusskosten zu senken, besteht darin, Ihr Teil so zu gestalten, dass es einfach herzustellen ist. Dazu gehört die Berücksichtigung von Faktoren wie Hinterschnitten, Wandstärken und aufwendiger Endbearbeitung. Durch die Vereinfachung Ihres Designs können Sie häufig die Anzahl der erforderlichen Formnester reduzieren, was wiederum Ihre Werkzeugkosten senkt. Hier sind einige Hinweise zur Optimierung.

1) Unterschnitte beseitigen oder reduzieren

Im Allgemeinen verkomplizieren die hinterschnittenen Merkmale und verhindern in einigen Fällen das Einspritzen von Teilen. Beseitigen Sie sie, wenn möglich. Wenn Sie Schwierigkeiten haben, sie loszuwerden, versuchen Sie es mit Gleitverschlüssen, Durchgangskernen oder ändern Sie die Trennlinie und die Entformungswinkel, um den Formenbau zu vereinfachen. Wird die Technik richtig angewendet, reduziert sie die Werkzeugkosten.

2) Wanddickenschimmel vermeiden

Eine Möglichkeit, die Kosten des Spritzgießens zu senken, besteht darin, eine Form mit dünneren Wänden zu verwenden. Dünnere Wände erfordern weniger Material und kosten daher weniger in der Herstellung. Darüber hinaus führen dünnere Wände zu kürzeren Kühlzeiten, was zu kürzeren Zykluszeiten und einer höheren Produktivität führen kann.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dünnwandigere Formen möglicherweise nicht für alle Anwendungen geeignet sind. In einigen Fällen können dünnere Wände zu schwächeren und bruchanfälligeren Teilen führen. Daher ist es wichtig, die Vor- und Nachteile der Verwendung einer dünnwandigeren Form sorgfältig abzuwägen, bevor Sie eine Entscheidung treffen.

3) Minimieren Sie die komplexe Endbearbeitung und das Erscheinungsbild

Das Entfernen unnötiger Merkmale, die Ihrem Endergebnis keinen nennenswerten Mehrwert verleihen, ist eine idyllische Möglichkeit, die Kosten für das Kunststoffspritzgießen zu senken. Beispielsweise sind strukturierte Oberflächen möglicherweise einfach nicht erforderlich. Dies gilt auch für kosmetische Add-ons wie Perlstrahlen oder Hochglanzpolitur. Denken Sie daran, dass zusätzliche Merkmale möglicherweise auch mehr Formhohlräume erfordern, was die Kosten weiter nach oben treibt.

4) Versuchen Sie, selbstpassende Teile zu entwerfen

Wenn Sie ein Projekt mit zwei ineinandergreifenden Segmenten oder einem zusammensteckbaren Gehäuse durchführen, ist es empfehlenswert, die Druckknöpfe neu zu gestalten, um sie zu verriegeln, anstatt den Vorgang für jeden Druckknopf zu wiederholen.

2. Universalformen statt Sonderformen

Wenn Sie keine benutzerdefinierte Form benötigen, ziehen Sie die Verwendung der Universalform in Betracht. Diese Formen sind oft günstiger als kundenspezifische Formen und können dennoch qualitativ hochwertige Teile produzieren.

Wenn Sie eine kundenspezifische Form benötigen, ziehen Sie außerdem immer in Betracht, ein CAD-Modell zu haben, bevor Sie mit dem Herstellungsprozess beginnen. Es hilft, Konstruktionen zu optimieren und potenzielle Probleme wie steile Formschrägen, unnötige Wandstärken, komplexe Formen usw. zu erkennen.

Dadurch sparen Sie auf lange Sicht viel Geld (und Kopfschmerzen!). Eine Form herzustellen, anstatt bei Bedarf eine neue Form zu kaufen, ist eine weitere raffinierte Möglichkeit, wertvolles Geld zu sparen. An dieser Front helfen auch selbstpassende Teile anstelle mehrerer Modi.

3. Minimieren Sie die Anzahl der Kavitäten in Ihrem Werkzeug

Je mehr Kavitäten in einer Form vorhanden sind, desto höher sind die Kosten. Daher ist es wichtig, die Anzahl der Kavitäten in Ihrem Werkzeug so weit wie möglich zu minimieren.

Eine Möglichkeit, die Anzahl der Kavitäten zu reduzieren, ist die Verwendung einer Moldflow-Analyse zur Optimierung des Designs Ihres Teils. Die Moldflow-Analyse kann Ihnen helfen, Bereiche zu identifizieren, in denen Hohlräume beseitigt werden können, ohne die Funktion oder Ästhetik des Teils zu beeinträchtigen.

4. Verwenden Sie nach Möglichkeit kostengünstigere Materialien

Die Materialkosten, die Sie für Ihre Teile verwenden, können sich erheblich auf die Gesamtproduktionskosten auswirken. Verwenden Sie nach Möglichkeit kostengünstigere Materialien wie ABS oder Polypropylen.

Häufig gestellte Fragen

Ist Spritzguss teuer?

Darauf gibt es keine einfache und eindeutige Antwort. Aber im Großen und Ganzen kann man sagen, dass Spritzgießen zwar teuer sein kann, aber nicht immer der Fall sein muss. Faktoren wie das Produktionsvolumen sowie die Komplexität der zu fertigenden Teile spielen eine entscheidende Rolle bei der endgültigen Bestimmung der Spritzgießkosten. Wenn ähnliche Artikel mit engen Toleranzen in großen Mengen hergestellt werden, erweist sich das Spritzgießen als kostengünstiges Verfahren.

Wie viel kostet Spritzguss?

Es kann dramatisch von einigen Hundert bis zu Hunderttausenden von Dollar reichen. Denken Sie an die breite Anwendung des Spritzgießens. Es gibt eine praktisch unbegrenzte Auswahl an Produkten, die damit hergestellt werden. In einem solchen Szenario ist es schwierig, eine genaue Zahl für die Spritzgusskosten anzugeben.

Ist Spritzgießen umweltfreundlich?

Ja, Spritzguss kann sich nicht nur als kostengünstige Lösung für die Herstellung einer Vielzahl von Kunststoffprodukten erweisen, sondern auch umweltfreundlich sein, genau wie der 3D-Druck. Betrachten Sie hier zunächst die optimale Verwendung von Kunststoff mit minimaler bis keiner Verschwendung oder Versickerung. Da wir es hier mit geschmolzenem Kunststoff zu tun haben, können der Mischung außerdem mehrere organische Elemente hinzugefügt werden, um letztendlich ein umweltfreundliches Kunststoffspritzgussprodukt zu erhalten.

Beginnen Sie mit Schnellspritzguss

Wie wir in diesem Artikel wiederholt festgestellt haben, kann es erhebliche Unterschiede bei den Spritzgusskosten für Kunststoff-Prototypen geben. Faktoren wie Produktionsvolumen sowie äußerst komplexe Formen spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Endkosten.

Unternehmen entscheiden sich häufig für das schnelle Spritzgießen für ihre Anforderungen an das Kunststoff-Prototyping, da es eine kostengünstige Möglichkeit ist, schnell Prototypen zu erstellen. Beginnen Sie mit dem Schnellspritzguss bei WayKen.