13 kosmetische Fehler und wie Sie diese vermeiden

 

Verbessern Sie das Aussehen und die Leistungsfähigkeit von Spritzgussteilen durch frühzeitige Vermeidung kosmetischer Probleme.

 

 

Wie für jedes Fertigungsverfahren gelten auch für den Spritzguss eigene Designrichtlinien. Konstrukteure, die diese bewährten Praktiken verstehen und einhalten, verbessern somit die Entwicklung strukturell überzeugender und ästhetisch ansprechender Teile und Produkte.

 

Hier ein paar kosmetische Fehler, die bei Kunststoff-Spritzgussteilen auftreten können, und Tipps, wie Sie diese vermeiden:

 

Einfallstellen

 

Wie der Name schon sagt, treten Einfallstellen als Mulde oder flache Vertiefung an der Oberfläche eines Spritzgussteils auf. Sie werden durch übermäßig dicke Querschnitte, ein uneinheitliches Teiledesign oder eine ungeeignete Positionierung des Angusskanals (die Öffnung, durch die der heiße Kunststoff in den Formhohlraum eintritt) verursacht. Manche Kunststoffe – z. B. Polypropylen und Acetal – sind sehr anfällig für Einfallstellen, während glasfaserverstärkte oder sonstige Faserverbundwerkstoffe hierfür weniger anfällig sind. Proto Labs hat für jeden Werkstoff Empfehlungen zur Wandstärke herausgegeben und rät zu einer Mindestwandstärke des Werkstücks von nicht weniger als 40 bis 60 Prozent seines dicksten Bereichs. Der Materialfluss innerhalb der Form sollte wenn möglich von dick nach dünn verlaufen. Dies kann bedeuten, dass der Formhohlraum neu ausgerichtet oder der Angusskanal in einem Bereich untergebracht werden muss, der ursprünglich für eine kosmetische Oberfläche vorbehalten war.

 

Verformung

 

Wenn die Wände eines Teils zu dünn für den gewünschten Werkstoff konzipiert werden, ist es wahrscheinlich, dass es sich zusammenrollt wie ein Kartoffelchip. Diese Verformung lässt sich einfach durch Befolgung der gleichen Regeln vermeiden, die auch gegen Einfallstellen helfen: Halten Sie sich an die allgemeinen Richtlinien zur Wandstärke. Bei den glasfaserverstärkten Werkstoffen, die sich gut für Teile eignen, die anfällig für Einfallstellen sind, kommt es paradoxerweise leichter zu Verformungen. Dies ist dadurch zu erklären, dass sich die Glasfasern beim Abkühlen des Teils alle in dieselbe Richtung ausrichten, wodurch Eigenspannungen entstehen. Teile mit innenliegenden Stützkonstruktionen – Versteifungen zur Unterstützung dünner Wände oder Verrippungen großer flacher Oberflächen – schneiden bei Verformungen am besten ab.


Von links nach rechts: Abbildung 1 zeigt ein Teil mit dicken Merkmalen und der nach dem Spritzgießen entstandenen Einfallstelle. Abbildung 2 zeigt ebenfalls ein Teil mit dicken Merkmalen. In diesem Fall kam es nach dem Spritzgießen jedoch zu einer Verformung. Bild 3 veranschaulicht, wie durch Entkernen dicker Merkmale ein optimales Spritzgussteil entstehen kann.

Von links nach rechts: Abbildung 1 zeigt ein Teil mit dicken Merkmalen und der nach dem Spritzgießen entstandenen Einfallstelle. Abbildung 2 zeigt ebenfalls ein Teil mit dicken Merkmalen. In diesem Fall kam es nach dem Spritzgießen jedoch zu einer Verformung. Bild 3 veranschaulicht, wie durch Entkernen dicker Merkmale ein optimales Spritzgussteil entstehen kann.

 

Gussgrate

 

Wenn Sie sich einen O-Ring aus Gummi genau anschauen, werden Sie eine dünne Bindenaht am äußersten Umfang erkennen. Diese Trennebene ist die Naht, an der die beiden Formhälften zusammentreffen. Bei frei fließenden Werkstoffen wie Santoprene oder ungefülltem Nylon kann bereits ein kleiner Gussgrat in die Naht sickern und, der oft nach Abkühlen des Teils abgeschnitten werden muss. Bei einer Donutform wie dieser gibt es hinsichtlich der Position der Trennebene kaum Wahlmöglichkeiten. Viele orthogonale Teile haben scharfe Kanten, wodurch ein saubere, klarere Verbindungsstelle entsteht, an der die Form getrennt werden kann. Unabhängig von den Gussgraten müssen Sie bei den meisten Spritzgussprodukten mit einer Trennebene rechnen. Wir werden jedoch die Position der Trennebene auf Ihrem Spritzguss-Angebot (ProtoQuote) angeben und Ihnen unter Umständen vorschlagen, wie Sie die Teilegeometrie verändern können, um eine Trennebene zu vermeiden.

 

Wirbelbildung

 

Wir haben 40 Standard-Farbmittel, von Narzissengelb bis Kornblumenblau, vorrätig. Diese werden direkt vor dem Spritzgusszyklus mit Naturharzgranulat gemischt und kommen der Zielfarbe normalerweise recht nahe. Das Endprodukt kann jedoch aufgrund des verwendeten Polymers, der Textur und Politur des Werkzeugs und aufgrund von Wirbelbildung während des Mischvorgangs davon abweichen. Wenn Ihnen die exakte Farbabstimmung Ihrer Teile wichtig ist, sollten Sie sich für einen farblich abgestimmten, vorgemischten Kunststoff eines Drittanbieters entscheiden. Wir akzeptieren die meisten vom Kunden bereitgestellten Kunststoffe.

 

Bindenähte

 

Sind Sie besorgt wegen der feinen Linien an Ihrem Spritzgussteil, die wie Haarrisse aussehen? Keine Angst. Es handelt sich dabei um Bindenähte, die entstehen, wenn die beiden gegenüberliegenden Materialflüsse im Formhohlraum zusammenlaufen. Bindenähte kommen normalerweise an der Kante eines Lochs oder eines anderen entkernten Merkmals vor und sind in aller Regel ein rein kosmetisches Phänomen. Sie können jedoch eine physikalische Schwachstelle bilden, wenn sie sich in einem Bereich des Teils befinden, der erheblichen Belastungen, z. B. durch einen Schraubenkopf, ausgesetzt ist. Eine gute Vorkehrung ist es, einen verstärkenden Wulst rund um das Loch einzuplanen oder einfach das Loch ganz wegzulassen und anschließend zu bohren.

 

Oberflächenmängel

 

Wenn Sie bei einem Werkzeug die nicht-kosmetische Oberflächenveredelung PM-F0 wählen, weist das Teil wahrscheinlich kleine, runde Schaftfräserspuren und Übergangslinien des Werkzeugs auf. Wenn Sie eine ästhetisch anspruchsvollere Oberflächenqualität benötigen, ist es in der Regel einfach, wenn auch teurer, das Werkzeug manuell zu polieren. Mit der Oberflächenveredelung PM-F1 werden die meisten Werkzeugspuren entfernt, während eine SPI-A2-Politur weicher als frische Erdnussbutter ist. Eine weitere Option bietet die Strukturierung mittels Perlstrahlen, was in der Regel eine gleichmäßige matte Oberfläche hinterlässt – außer in dickeren Bereichen, rund um Bindenähte und bei dunkleren Werkstoffen. Beachten Sie, dass tiefe Schlitze und Hohlräume für das Polieren und Strukturieren schwer zu erreichen sind und feine Oberflächen aufgrund des zusätzlichen Politurschritts einer schnellen Lieferzeit im Wege stehen können. Wir bieten sieben Optionen zur Oberflächenveredelung von Spritzgussteilen an.

 

Schleifspuren

 

Ausreichende Formschräge ist ein wichtiger Aspekt des Formenbaus – die Expressfertigung von Werkzeug bildet dabei keine Ausnahme. Senkrechte Wände, d. h. die zur Öffnungsrichtung der Form parallel verlaufenden Teileoberflächen, sollten eine Formschräge von mindestens 1/2 Grad und am besten 2 Grad aufweisen. Bei stark strukturierten Oberflächen können 5 Grad Formschräge oder mehr notwendig sein. Ohne ausreichende Formschräge wird das Auswerfen der Teile schwierig oder unmöglich und es kann zu Schleif- oder Kratzspuren kommen.

 

Beispiele für Formschrägen für bessere Ergebnisse.

 

Beispiele für Formschrägen für bessere Ergebnisse.

 

Angussreste

 

Angussreste sind kleine, unschöne Stellen an einem Ende des Teils, die nach dem Spritzgießen beim Entfernen des Angusses, normalerweise mit einem Seitenschneider oder einem Teppichmesser, zurückbleiben. Sie sind ein unvermeidliches Phänomen des Spritzgießens. So ziemlich das Einzige, was man tun kann, um sie zu vermeiden ist, das Teil in der Form so auszurichten, dass kosmetische Oberflächen unbeeinträchtigt sind. Wenn Sie also beispielsweise eine Replik der Freiheitsstatue spritzgießen, sollte der Anguss an den Fußsohlen von Lady Liberty platziert werden. Wenn Sie Proto Labs einen Entwurf vorlegen, sollten Sie immer mit einem Mitarbeiter des technischen Kundendienstes sprechen, um sicherzustellen, dass kritische Oberflächen ohne Angussreste hergestellt werden. Wir verfügen über Möglichkeiten, um einen Angusstyp je nach Werkstoff und Teilegeometrie zu ändern. Dies ist während der Überprüfungsphasen viel einfacher als nach Beginn des Formenbaus.

 

Freistrahlbildung, Orangenhauteffekte usw.

 

Es gibt ganz verschiedene Probleme, die beim Spritzguss auftauchen können. Einige davon sind auf Wandstärken zurückzuführen, die über den allgemein empfohlenen Maßen liegen:

  • Zu einer Freistrahlbildung, einem wurmartigen Wirbel, der in der Nähe besonders dicker Angussbereiche auftritt, kommt es durch Temperaturschwankungen innerhalb des Materialflusses.
  • Ebenso kann eine orangenhautartige Oberfläche durch Schwankungen des Materialflusses im Formhohlraum, normalerweise in dickeren Bereichen des Teils, verursacht werden.
  • Silbrige Streifen, bekannt als Schlieren, und ein Abplatzen von Material können die Folge von feuchtem oder zersetztem Kunststoff sein, können jedoch auch durch Materialscherung aufgrund von übermäßig hohen Einspritzgeschwindigkeiten der Schnecke verursacht werden.
  • Fehlstellen, eine trübe Verfärbung, die normalerweise in Angussbereichen auftritt, können durch falsche Einspritzgeschwindigkeiten verursacht werden. Die richtige Teilegeometrie und Positionierung des Angusskanals kann jedoch auch eine Rolle spielen.

 

Zum Glück können die meisten dieser Probleme durch leichte Änderungen am Teiledesign und/oder die Auswahl eines anderen Werkstoffs gelöst werden. Schwierige Teilegeometrien erfordern häufig die Feinabstimmung der Einspritztemperatur, der Einspritzgeschwindigkeit, der Verweilzeiten oder aller drei Faktoren. Die Materialauswahl spielt für das Aussehen ebenfalls eine große Rolle. Zwei Beispiele hierfür sind Polypropylen und HDPE, die anfälliger für Einfallstellen sind als Polybutylen oder Acetal, bei kleinen Details jedoch bessere Fließeigenschaften bieten. Es ist zwar möglich, mit ein und derselben Form verschiedene Werkstoffe zu testen, doch leider verhindern deren Schrumpfungsfaktoren, dass die Teile die gleichen Abmessungen wie in der CAD-Datei besitzen. In manchen Fällen wird nach dem Testen mehrerer Werkstoffe eine neue Form benötigt, um weitere Test- oder Produktionsteile herzustellen.

 

Die gute Nachricht lautet, dass wir bereits mehr als 65.000 Formen hergestellt haben. Wir kennen die guten, die schlechten und die hässlichen Seiten des Spritzgießens sehr gut und können Ihr Projekt im Expressverfahren in die richtige Richtung lenken. Unsere kostenlose Designanalyse Ihres hochgeladenen CAD-Modells bietet wertvolle Empfehlungen zur Verbesserung der Formbarkeit. Außerdem steht Ihnen unsere erfahrenen Mitarbeiter des technischen Kundendienstes unter der Rufnummer +49 (0) 6261 6436 947 oder per E-Mail customerservice@protolabs.de jederzeit zur Verfügung.