Mai 2010



Bei Kunststoffen die richtige Wahl treffen

Die Auswahl eines Kunststoffs für ein bestimmtes Teil kann genauso wichtig und anspruchsvoll sein, wie das Design des Teils selbst. Sie können alle Zeit der Welt darauf verwenden, sich in Informationen aus Büchern oder dem Internet zu vertiefen - ob Sie für Ihr Projekt den richtigen Kunststoff ausgewählt haben, wissen Sie jedoch erst sicher, nachdem einige entsprechende Prototypen hergestellt und getestet wurden.


Natürlich gibt es Fälle, bei denen die Wahl des Kunststoffs auf der Hand liegt. Wenn beispielsweise, eine bestimmte Anforderung alle anderen überschattet und deshalb nur ein Produkt in Frage kommt. Andererseits gibt es Anwendungen, bei denen die Anforderungen nicht besonders anspruchsvoll sind und mehrere Kunststoffe die Maßgaben erfüllen. Häufiger jedoch müssen bei der Auswahl von Kunststoffen konkurrierende Anforderungen abgewogen und die richtige Kombination aus Kosten, Aussehen, Formbarkeit und Leistung zusammengestellt werden. In solchen Fällen kann es zu Beginn der Prototypenherstellung mehrere ernsthafte Rivalen geben. Die Herausforderung liegt darin, den besten universalen Werkstoff für die Anwendung auszuwählen, bevor das Teil in die Produktion geht.

Unter Verwendung nur eines CAD Modells, wurden verschiedene Prototypen in unterschiedlichen  Materialen für den Produkttest hergestellt.

Unter Verwendung nur eines CAD Modells, wurden verschiedene Prototypen in unterschiedlichen Materialen für den Produkttest hergestellt.


Statistiken aus Kunststoff-Datenblättern können zwar bei der Eingrenzung der Auswahl helfen, in einem umkämpften Markt ist jedoch „gut genug“ nicht ausreichend. Der Unterschied zwischen dem richtigen und dem zweitbesten Kunststoff kann zwar gering sein, auf eine Serie von 100.000 Stück hochgerechnet, kann sich die in die Ermittlung des richtigen Produkts investierte Zeit und Energie jedoch deutlich auszahlen. Die Herausforderung besteht darin, die „Finalisten“ effektiv zu vergleichen, um den einen besten Kunststoff für Ihr spezielles Teil ausfindig zu machen.


Der herkömmliche Weg der Entscheidungsfindung umfasst die Auswahl eines Kunststoffs, die Herstellung einiger Prototypen, die Bewertung der daraus resultierenden Teile und die Entscheidung, ob man bei der Auswahl bleibt oder etwas anderes ausprobiert. Das Problem dabei ist, dass Ihre erste Wahl so lange vollkommen ausreichend zu sein scheint, bis Sie diese mit etwas Besserem vergleichen. Wenn, wie so häufig, Termindruck besteht, kann „vollkommen ausreichend“ verlockend sein. Insbesondere, wenn weitergehende Überlegungen Zeit und Geld kosten. Es gibt jedoch eine Alternative, die weder Ihr Budget strapaziert noch Ihren Zeitplan durcheinander bringt.


Anstatt verschiedene Kunststoffe nacheinander auszuprobieren, können Sie gleichzeitig mehrere Versionen Ihres Prototyps herstellen lassen und nebeneinander testen. Dies ist sowohl bei gefrästen als auch bei Prototypen im Spritzgussverfahren möglich.


  1. Stellen Sie zunächst sicher, dass Ihr Design sich für das Spritzgussverfahren eignet, bevor Sie mit dem Prototypenbau fortfahren. Laden Sie hierfür ein 3D-CAD-Modell hoch, um ein ProtoQuote zu erhalten, das eine Designanalyse beinhaltet. Mit dieser lassen sich potenzielle Formbarkeitsprobleme identifizieren, bevor Sie die Kosten für den Prototypenbau übernehmen.

  2. Wenn Sie Kunststoffe mit maßgeblich unterschiedlichen Schrumpfkoeffizienten vergleichen möchten, können Sie bei First Cut Prototypen aus massivem Kunststoff fräsen lassen. Diese besitzen dann die erforderlichen Abmessungen, damit diese beispielsweise leicht verglichen und in Baugruppen eingebaut werden können. So können Sie die in Frage kommenden Kunststoffe zumindest auf eine Auswahl mit ähnlichen Schrumpfkoeffizienten begrenzen.

Wenn Sie die Auswahl auf Kunststoffe mit ähnlichen Schrumpfkoeffizienten eingegrenzt haben oder wenn die Toleranzen nicht besonders eng sind, können Sie mit Hilfe von Protomold Ihre Prototypen spritzgießen lassen. Beachten Sie, dass jedes Formwerkzeug mit einem Schrumpfkoeffizienten gefertigt wird. Daher muss möglicherweise eine neue Form zugeschnitten werden, wenn Sie einen anderen Kunststoff mit einem unterschiedlichen Schrumpfkoeffizienten verwenden müssen (daher der oben genannte Hinweis, zunächst das First Cut CNC-Fräsen in Betracht zu ziehen).


Durch den Einsatz des First Cut CNC-Fräsens gefolgt vom Spritzgießen bei Protomold können Sie Ihre Kunststoffoptionen ausgiebig prüfen und dabei hohe Werkzeugkosten vermeiden; darüber hinaus ist die zusätzliche Produktionszeit von Spritzgussteilen bei mehr als einem Kunststoff unerheblich – und wahrscheinlich nur eine Sache von wenigen Stunden. Die Informationen, die Sie dadurch sammeln, können jedoch von unschätzbarem Wert sein. Da Spezifikationen nicht genau vermitteln können, wie ein Kunststoff bei Ihrem speziellen Design funktionieren wird, stellen wir Prototypen her. Gegen geringe Zusatzkosten erhalten Sie Antworten auf Fragen wie z.B.: Wie sieht Ihr Teil in Apfelrot oder in Zitronengelb aus? Wie durchsichtig sind die einzelnen Kunststoffe an einer bestimmten Stelle des Designs? Wie hält es dem Fall aus einem Meter Höhe, dem heftigen Schlag eines Kugelhammers oder einer Stunde in einem geschlossenen Auto an einem sonnigen Nachmittag stand? Wie viel Glasfaserverstärkung ist notwendig, um dem Festigkeitsbedarf zu genügen? Kommt es zu Verformungen oder Einsinkungen?


Mit Teilen aus unterschiedlichen Kunststoffen können Sie ernsthafte Vergleichstests durchführen, dabei im Zeitplan bleiben und z.B. die Prototypen Ihren Kunden zeigen, ihre mechanischen Eigenschaften und ihre Passgenauigkeit mit anderen Teilen prüfen oder sie in unterschiedlichen Umgebungen testen. Mit diesem Ansatz können Sie Kunststoffe miteinander vergleichen anstatt sie nur im Hinblick auf Ihre Erwartungen zu testen und herausfinden, welcher Werkstoff die beste Kombination an Eigenschaften besitzt. Möglicherweise finden Sie heraus, dass Ihre Erwartungen sogar übertroffen werden – das ist immer ein Plus.


Kurzum, der Prototypenbau mit mehreren Kunststoffen bringt viele Vorteile, bei äußerst geringen Zusatzkosten. Die einzige Bedingung ist, wie bereits erwähnt, dass bei völlig identischen Teilen aus einer einzelnen Form Kunststoffe mit ähnlichen Schrumpfkoeffizienten verwendet werden müssen. Wenn Sie hingegen Teile aus Kunststoffen mit unterschiedlichen Schrumpfkoeffizienten vergleichen möchten, können Sie dafür einfach auf das automatisierte Fräsverfahren von First Cut zurückgreifen.


Wenn Sie Fragen dazu haben, wie Sie das Spritzgussverfahren mit mehreren Kunststoffen effektiv nutzen können, wenden Sie sich bitte an unsere Mitarbeiter des technischen Kundendienstes von Proto Labs unter +49 (0) 6261 6741 768.