Das Geheimnis lüften: Die Anatomie des Spritzgusswerkzeugs

Gepostet am 04.01.2024 Nach Protolabs

Ob Sie ein erfahrener Ingenieur, ein Student oder ein Enthusiast sind, Sie werden sich wahrscheinlich fragen, woraus ein Spritzgusswerkzeug besteht. In diesem umfassenden Leitfaden tauchen wir tief in die Anatomie eines Spritzgusswerkzeugs ein und entschlüsseln seine Bestandteile, seine Funktionen und den Prozess, wenn es in Aktion tritt.

Welche unterschiedlichen Blockgrößen gibt es beim Spritzgießen?

Die spezifischen Blockgrößen, die beim Spritzgießen verwendet werden, hängen von einer Reihe von Faktoren ab, wie z.B. dem Design der Form, den Maschinenspezifikationen, den Materialanforderungen und den Abmessungen des herzustellenden Endprodukts. Bei Protolabs können wir Teile mit den folgenden Abmessungen herstellen.
Größe: 480 mm x 980 mm
Volumen: 966,83 mm³
Tiefe: 101 mm von der Trennebene mit 3° Verformung, bis zu 280 mm des Teils
Projizierte Formfläche: 112,903 mm2


Aus welchen Teilen setzt sich ein Spritzgusswerkzeug zusammen?

 

Protolabs Demo Mould Mould A-Side

A-Seite der Form

Kavität - der Hohlraum oder negative Raum innerhalb der Form, der die gewünschte Form des herzustellenden Produkts bildet. Im Wesentlichen die Kehrseite des Endprodukts. Wenn geschmolzener Kunststoff in die Form gespritzt wird, füllt er den Hohlraum und nimmt die spezifische Form und die Abmessungen des Endprodukts an.

Klemmtasche - ein Merkmal innerhalb der Form, das dazu dient, die Formhälften während des Formvorgangs sicher zusammenzuhalten oder zu klemmen.

Führungsstift - wird verwendet, um die beiden Hälften der Form während des Schließvorgangs aneinander auszurichten und zu führen. Diese Stifte sind in der Regel zylindrisch und befinden sich auf einer Hälfte der Form und passen in die Löcher auf der gegenüberliegenden Hälfte.

Locking Wedge Interface - ein Mechanismus, der die beiden Werkzeughälften während des Einspritzvorgangs sichert und abdichtet. Verhindert eine Fehlausrichtung oder Bewegung der Form, während das Material in die Kavität eingespritzt wird.

Sliding Shutoff - eine Komponente in der Form, dass die Herstellung von Hinterschneidungen oder komplexen Merkmalen im Formteil ermöglicht. Sie wird zur Herstellung von inneren oder äußeren Details verwendet, die mit einer einfachen zweiteiligen Form nicht hergestellt werden können.

Angusskanal - ein Kanal oder Durchgang in der Form, durch den geschmolzenes Material in den Formhohlraum eingespritzt werden kann. Es ist der Eintrittspunkt in die Kavität.


Protolabs Demo Mould B-Side

B-Seite der From

Angussverteilerkanal - der Bereich, auf den die Schließkraft ausgeübt wird, um sicherzustellen, dass die Form während des Einspritzvorgangs geschlossen bleibt.

Kern - eine der beiden Hauptkomponenten, die zur Herstellung der gewünschten Form verwendet werden. Der Kern ist der Teil der Form, der die inneren Merkmale des Endprodukts formt. Er ist die Innenfläche des Teils und erzeugt Hohlräume, Löcher und andere interne Details.

Auswerferstiftlöcher - kleine zylindrische Aussparungen oder Öffnungen in einer Form, die für die Aufnahme von Auswerferstiften vorgesehen sind.

Führungsloch - Loch, das zur Ausrichtung oder Führung von Komponenten während der Montage oder Demontage der Form dient.

Bohrung für den Rückstellstift - nimmt den Rückstellstift auf. Der Rückstellstift wird in Formen mit beweglichen Teilen, wie z. B. Schieber oder Kerne, verwendet, um diese Teile am Ende des Formzyklus in ihre Ausgangsposition zurückzuziehen oder zurückzubringen.

Seitenschieber - auch als Schieber, Heber oder Seitenkerne bezeichnet - sind bewegliche Teile innerhalb des Werkzeugs, die Merkmale am Teil erzeugen, die sonst nicht oder nur schwer mit einem zweiteiligen Werkzeug erzeugt werden können. Diese Seitenteile bewegen sich vertikal oder in einem Winkel.

Formschräge-Bahn - Bahn oder Führung, entlang derer sich die seitlich wirkenden Komponenten in der Form bewegen. Die Bahnen sind so im Werkzeug angeordnet, dass sie eine kontrollierte und präzise Bewegung der seitlich wirkenden Komponenten ermöglichen.


Protolabs Demo Mould Part

Teil

Clip-Merkmal - ein spezielles Teil oder Merkmal an einem Formteil, mit dem es an einem anderen Teil oder einer anderen Oberfläche angebracht, befestigt oder gesichert werden kann.

Cold Slug - ein Teil des ungeschmolzenen oder teilweise geschmolzenen Kunststoffs, der während der frühen Phasen des Spritzgussverfahrens in die Form gelangt. Tritt in der Regel auf, wenn der Kunststoff in der Spritzgussmaschine unzureichend oder ineffizient erwärmt und aufgeschmolzen wird.

Kantenanguss - ein Anschnitt, durch den geschmolzener Kunststoff in die Kavität gelangt. Er wird "Kantenanguss" genannt, weil er an der Kante des Teils positioniert ist.

Anguss - der erste Kanal oder Durchgang, durch den geschmolzener Kunststoff in den Formhohlraum gelangt. Es ist der erste Weg, der die Düse der Gießmaschine mit den Angüssen in der Form verbindet.


Protolabs Demo Mould Ejector System

Auswerfersystem

Auswerferstift - dient zum Herausschieben oder Auswerfen des fertigen Teils aus dem Formhohlraum nach Beendigung des Formvorgangs. Auswerferstifte befinden sich in speziell dafür vorgesehenen Löchern oder Aussparungen in der Form. Sie ragen in den Formhohlraum hinein und üben Kraft auf das Teil aus, um es aus der Form zu drücken.

Auswerferplatte - eine flache Platte oder ein Teil in der Form mit mehreren Auswerferstiften, die das fertige Teil aus dem Formhohlraum ausstoßen.

Rückhaltelasche - ein besonderes Element oder eine Komponente einer Form, die dazu dient, ein bewegliches Teil zu sichern oder zu halten und zu verhindern, dass es sich während des Formvorgangs oder der Verwendung der Form unbeabsichtigt löst oder bewegt.

Rückholstift - dient dazu, bewegliche Komponenten nach Beendigung eines Gießzyklus in ihre Ausgangsposition zurückzuziehen oder zurückzubringen.


Protolabs Demo Mould Side-Action Cam

Seitenschieber

Führungsleisten - helfen, die Bewegung der Seitenwerkzeuge in der Form zu steuern.

Verriegelungskeil - ist ein Mechanismus, der dazu verwendet wird, die Bewegung eines seitlichen Mechanismus in der Form zu sichern oder zu blockieren.


Was macht ein gut konstruiertes Spritzgussteil aus?

Bei der Konstruktion eines Bauteils müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. Bevor ein Entwurf für die Werkzeugherstellung freigegeben wird, muss der DFM-Prozess (Design for Manufacturability) durchgeführt werden. Dabei handelt es sich um einen systematischen Prozess, der sich auf die Optimierung des Produktdesigns konzentriert, um eine effiziente und kostengünstige Fertigung zu ermöglichen. Der DFM-Prozess beinhaltet die Zusammenarbeit zwischen Konstruktions- und Fertigungsingenieuren, um potenzielle Probleme, die die Gesamtqualität des Endprodukts beeinträchtigen könnten, zu identifizieren und zu lösen. Die wichtigsten Schritte in diesem Prozess sind:

  • Design-Analyse
  • Design-Optimierung
  • Materialauswahl
  • Prototyping und Testen
  • Prüfung

Doch was macht ein gut entworfenes Spritzgussteil aus? Es gibt mehrere entscheidende Faktoren, die einen erfolgreichen und effizienten Herstellungsprozess gewährleisten.

  • Gleichmäßige Wandstärke - gleichmäßige Wandstärke über die gesamte Fläche zur Förderung einer gleichmäßigen Formgebung, zur Verringerung von Verzug und zur Minimierung von Einfallstellen und Hohlräume.
  • Abgerundete Ecken und Verrundungen - reduzieren Spannungskonzentrationspunkte, minimieren die Materialbelastung und verbessern die Formfüllung.
  • Rippen und Nocken - Rippen bieten strukturellen Halt und Nocken dienen als Befestigungspunkte oder strukturelle Elemente.
  • Formschrägen - erleichtern das Auswerfen der Teile und minimieren das Risiko von Beschädigungen oder Verklebungen.
  • Vermeidung von Hinterschneidungen - um die Komplexität der Form zu reduzieren, den Auswurf zu vereinfachen und die Produktionsprobleme zu minimieren.
  • Schieber und Entlüftungen - Schieber sorgen für einen gleichmäßigen Materialfluss und eine gleichmäßige Befüllung. Entlüftungen verhindern das Eindringen von Luft oder Gasen.
  • Materialauswahl - entscheidend für die Erfüllung der funktionalen Anforderungen, Langlebigkeit und Kosteneffizienz.
  • Minimale Texturierung - die Begrenzung der Textur von Oberflächen oder komplexen Merkmalen reduziert die Komplexität der Form und die Herausforderungen beim Auswerfen.
  • Oberflächenbehandlungen - helfen dabei, die gewünschten ästhetischen und funktionellen Eigenschaften eines Teils zu erreichen.
  • Berücksichtigung von Toleranzen - die Konstruktion innerhalb erreichbarer Toleranzen gewährleistet die Beständigkeit der Teile und erleichtert eine kostengünstige Produktion.

Ein gut konzipiertes Teil berücksichtigt nicht nur die funktionalen Anforderungen des Teils, sondern zielt auch darauf ab, den Herstellungsprozess zu optimieren, die Herausforderungen in der Produktion zu reduzieren und sicherzustellen, dass das fertige Teil die Qualitätsstandards auf effiziente und wirtschaftliche Weise erfüllt. Weitere Informationen darüber, wie Sie mit Protolabs ein gut konzipiertes Teil herstellen können, finden Sie in unserem Toolkit für den Spritzguss, in dem nicht nur unsere Ratschläge und deren Vermeidung erläutert werden, sondern auch weitere Informationen über die Konstruktion komplexer Merkmale für Formteile enthält.