Dezember 2011



Werkstoffauswahl für das Fräsverfahren

In einem früheren Protomold Designtipp haben wir darüber berichtet, dass das Spritzgussverfahren eine kostengünstige Möglichkeit darstellt, um verschiedene Werkstoffe auszuprobieren, bevor man sich für einen Kunststoff für die Serienproduktion entscheidet. Wir haben Ihnen empfohlen Materialdatenblätter zu verwenden, um die Liste der in Frage kommenden Werkstoffe vor dem eigentlichen Spritzgießen von Teilen einzugrenzen. Doch Datenblätter allein liefern nicht immer alle gewünschten Informationen. In solchen Fällen kann das CNC-Fräsen eines echten Teils häufig eine Lösung sein.


Während Spritzgussteile erst ab einer Menge von zwei Dutzend Teilen kostengünstig hergestellt werden können, lassen sich mit Firstcut gefräste Prototypen schnell und günstig schon ab einem Teil herstellen. Dadurch erweist sich Firstcut als sinnvolle Option zum Testen von echten thermoplastischen und metallischen Werkstoffen in den frühsten Phasen des Entwicklungsprozesses, wenn die Entwürfe noch starken Änderungen unterliegen. Durch die automatisierte Angebotserstellung und das automatisierte Fräsverfahren sind Änderungen am Design kein Problem, da ein Angebot für einen neuen Prototyp direkt anhand eines geänderten 3D-CAD-Modells erstellt werden kann, ohne dass Kosten für die Herstellung einer neuen Form entstehen.


Gefräste Prototypen können aus vielen Kunststoffen hergestellt werden, die auch für das Spritzgießen eingesetzt werden. Sie eignen sich dadurch ideal für Funktionsprüfungen von Werkstoffen in der Anfangsphase, bevor das endgültige Design festgelegt wird und erlauben es Ihnen, die Werkstoffeigenschaften beim Entwerfen Ihrer Teile optimal zu nutzen. So können Sie zum Beispiel durch die Prüfung eines robusteren Kunststoffs in der Frühphase Material sparen, ohne Standsicherheit einzubüßen. Erweist sich der robustere Kunststoff als ungeeignet, können Sie Ihr Design abändern und/oder die Werkstoffauswahl entsprechend abstimmen. Frästeile können auch zum Prüfen unterschiedlichster Eigenschaften, wie Hitze- und Chemikalienbeständigkeit sowie des elektromagnetischen Abschirmverhaltens eingesetzt werden.


Ein Kunde, der gerade Teile aus einem lichtundurchlässigen Werkstoff entwickelte, forderte kürzlich Prototypen aus durchsichtigem Kunststoff an. Der Prototypentest sollte zeigen, welche Vorgänge während einer Funktionsprüfung in einer Baugruppe ablaufen. Die Kosten von Frästeilen aus einem durchsichtigen Werkstoff lagen deutlich niedriger als bei Spritzgussteilen, wodurch diese ungewöhnliche Herangehensweise machbar wurde.


Unser Firstcut-Verfahren kann auch zum Fräsen von Metallen, wie Aluminium und Messing, eingesetzt werden. Dies kann beim Testen von Teilen, die aus Metall hergestellt werden oder zum Testen von Teilen, bei denen die Auswahl des Metalls oder Kunststoffs noch nicht getroffen wurde, hilfreich sein. Gefräste Prototypen aus Kunststoff können außerdem hilfreich sein, wenn Metallteile durch Kunststoffteile ersetzt werden. Dadurch lassen sich die Produktionskosten erheblich senken, solange die Leistung des fertigen Teils oder der fertigen Baugruppe nicht beeinträchtigt wird. Da die Eigenschaften von Metallen und Kunststoffen so verschieden sind, kann diese Umstellung erhebliche Änderungen an der Struktur beinhalten und es müssen möglicherweise verschiedene Kunststoffe getestet werden, um die richtige Kombination von Design und Werkstoff zu finden. Wenn die Größe oder Form nicht wesentlich verändert werden kann, wird das Testen von Kunststoffoptionen noch schwieriger.


Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Entscheidung zwischen dem Spritzgießen und dem Fräsen von Prototypen ist die Schwindung, zu der es beim Abkühlen von Spritzgussteilen kommt. Während die Schrumpfrate der einzelnen Kunststoffe vorhersehbar ist und beim Formendesign ausgeglichen werden kann, variiert das Ausmaß der Größenveränderung je nach Kunststoff. Wenn Sie Kunststoffe mit unterschiedlichen Schrumpfraten für Probespritzungen verwenden, fallen die in einer Form hergestellten Teile unterschiedlich groß aus. Beim Fräsverfahren hingegen lassen sich mit allen Werkstoffen dieselben Abmessungen herstellen; es ist daher dem Spritzgussverfahren vorzuziehen, wenn die Passform bei mehreren Kunststoffen verglichen werden soll. Sobald Sie den Werkstoff ausgewählt haben und zum Spritzgießen übergehen (entweder, um weitere Prototypen herzustellen oder um mit der Produktion zu beginnen), kann eine Form gefräst werden, die die Schrumpfrate dieses Kunststoffs berücksichtigt.