September 2010



Lose Formeinsätze für innere Hinterschneidungen

Wir haben schon oft darüber berichtet, wie Protomold bei Hinterschneidungen, die den Auswurf aus einer Form mit geradem Rückzug behindern, vorgeht. Hinterschneidungen an der Außenseite des Teils können meistens durch eine Seitenschieberfunktion hergestellt werden, wobei der Rückzug beim Öffnen der Form erfolgt, um den Auswurf des Teils zu ermöglichen. Liegt die Hinterschneidung jedoch an der Innenseite eines Kerns, sind beispielsweise Hebemechanismen oder zusammenklappbare Kerne erforderlich. Diese werden momentan jedoch nicht vom Protomold-Verfahren unterstützt. Anfang dieses Jahres begannen wir mit der Verwendung von Formeinsätzen zur Herstellung solcher Merkmale.


Während der Kunststoffeinspritzung und der Abkühlung bleibt ein Formeinsatz ein Teil der Form, beim Auswurf wird dieser jedoch Teil des Formteils. Er füllt das Hinterschneidungsmerkmal und bildet eine Fläche, deren Formschräge für den Auswurf aus der Form ausreicht. Der Formeinsatz wird anschließend aus dem Teil herausgenommen und dann für die Herstellung des nächsten Teils erneut in die Form eingelegt.


Ein Formeinsatz gleicht in zweierlei Hinsicht einer Seitenschieberfunktion. Erstens werden beide nicht als Teil der A- oder B-Seite der Form gefräst. Sie stellen eine eigene Komponente der Form dar. Zweitens wird ein Formeinsatz, wie bei einer Seitenschieberfunktion, in einer Richtung, die sich von der Öffnungsrichtung der Form unterscheidet, vom Fertigteil entfernt. Ansonsten sind Formeinsätze und Seitenschieberfunktion jedoch sehr unterschiedlich.


Erstens wird ein Seitenschieber, der die Hinterschneidung gebildet hat, beim Öffnen der Form mechanisch mit Hilfe eines Schrägbolzens vollständig vom Teil zurückgezogen, woraufhin das Teil aus der Form ausgeworfen wird. Bei Formeinsätzen ist der Ablauf umgekehrt. Das Teil wird ausgeworfen, während der Formeinsatz noch am Kunststoffteil angebracht ist. Der zweite und vielleicht wichtigere Unterschied liegt darin, dass ein Seitenschieber automatisch arbeitet, während Formeinsätze manuell aus den Teilen herausgenommen und wieder in die Form eingesetzt werden.


Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit werden bei einem typischen Verfahren mit Formeinsatz nur eine Form, jedoch zwei Exemplare des Formeinsatzes verwendet. Unmittelbar nachdem ein Teil und ein Formeinsatz ausgeworfen wurden, legt die Bedienperson das zweite Exemplar des Formeinsatzes in die Form ein. Während dieses Teil geformt wird, entfernt die Bedienperson den Formeinsatz aus dem zuvor ausgeworfenen Teil und wiederholt den Vorgang sobald das nächste Teil ausgeworfen wird. Die manuelle Bedienung erhöht zwar die Kosten für das Spritzgießen, was jedoch vertretbar ist, wenn das benötigte Merkmal nicht auf andere Weise hergestellt werden kann.


Es gibt Alternativen zu Formeinsätzen. Bei sehr flachen Hinterschneidungen an Teilen aus flexiblem Kunststoff ist eine Zwangsentformung möglicherweise besser geeignet. Ist die Hinterschneidung jedoch zu tief oder der Kunststoff zu hart für eine Zwangsentformung, dann ist ein Formeinsatz möglicherweise besser geeignet. Der Protomold Torus veranschaulicht beispielhaft mehrere Merkmale, die mithilfe von Formeinsätzen hergestellt werden können (siehe Abb. 1).

Abbildung 1: Dieser Bereich des Protomold Torus zeigt eine O-Ring-Nut und einen Kopfbolzen. Sie werden mithilfe eines zweiteiligen Formeinsatzes hergestellt.

Abbildung 1: Dieser Bereich des Protomold Torus zeigt eine O-Ring-Nut und einen Kopfbolzen. Sie werden mithilfe eines zweiteiligen Formeinsatzes hergestellt.


Im Fall des Torus wäre die Öffnungsrichtung der Form vertikal. Die drei Merkmale mit Hinterschneidung auf der Oberseite des Teils müssten natürlich zusätzlich bearbeitet werden. Unter bestimmten Umständen, d.h. je nach Ausrichtung, Nähe zur Trennfuge und wenn keine Beeinträchtigungen durch andere Merkmale vorliegen, ist es möglich, diese Merkmale zumindest teilweise mithilfe von Seitenschiebern herzustellen. In diesem Fall war dies jedoch nicht machbar. Wir haben deshalb Formeinsätze verwendet. Die Abbildungen 2 und 3 zeigen die für die Herstellung der Merkmale dieses Teils verwendeten Formeinsätze und die entsprechende Formhälfte.

Abbildung 2: Der zweiteilige Formeinsatz wird nach dem Auswurf manuell aus dem Teil herausgenommen.

Abbildung 2: Der zweiteilige Formeinsatz wird nach dem Auswurf manuell aus dem Teil herausgenommen.

Abbildung 3: Die markierten Bereiche zeigen die Platzierung der herausnehmbaren Formeinsätze, die vor jedem Spritzzyklus manuell in die Form eingelegt werden.

Abbildung 3: Die markierten Bereiche zeigen die Platzierung der herausnehmbaren Formeinsätze, die vor jedem Spritzzyklus manuell in die Form eingelegt werden.


Abbildung 3 zeigt die geraden Oberflächen mit Formschrägen auf der Hälfte der A-Seite, wodurch die Formeinsätze frei aus der Form mit geradem Rückzug herausfallen können, wenn die Form für den Auswurfzyklus geöffnet wird.


Von den tausenden Teilen, die bei Protomold in Auftrag gegeben werden, benötigen nur relativ wenige Formeinsätze. Ein Beispiel sind nach innen gerichtete Klammern an einer Schale, die in dazugehörige Vertiefungen einrasten (siehe Abb. 4).

Abbildung 4: Die Vorsprünge in den rosa markierten Ecken sind zu groß, um mithilfe einer Zwangsentformung hergestellt zu werden. Die Verwendung von Formeinsätzen erscheint hier sinnvoll.

Abbildung 4: Die Vorsprünge in den rosa markierten Ecken sind zu groß, um mithilfe einer Zwangsentformung hergestellt zu werden. Die Verwendung von Formeinsätzen erscheint hier sinnvoll.


Die folgenden Punkte sollten berücksichtigt werden, wenn Sie ermitteln möchten ob sich Ihre Anwendung für Formeinsätze eignet:


  1. Hinterschneidungen machen das Spritzgießverfahren in der Regel komplexer und sollten nur dann in Ihren Entwurf aufgenommen werden, wenn dies absolut notwendig sind.
  2. Kleine Hinterschneidungen bei flexiblen Kunststoffen können sich unter Umständen für eine Zwangsentformung eignen. Dies macht die Herstellung der Form etwas aufwendiger, haben jedoch keine beweglichen Teile, so dass sie in der Regel kostengünstiger sind wie ein Seitenschieber oder Formeinsätze.
  3. Da das Spritzgießen mit Formeinsätzen arbeitsintensiv ist, sind Seitenschieberfunktionen insbesondere bei größeren Fertigungsserien möglicherweise vorzuziehen, wenn die Hinterschneidungen sich an den Außenflächen des Teils befinden.
  4. Formeinsätze müssen eine Mindestgröße aufweisen. Diese hängt stark von der Geometrie ab. Als Faustregel gilt eine Größe von 1,25 bis 2,5 cm².
  5. Da Kunststoff beim Abkühlen schrumpft, ist ein Formeinsatz möglicherweise nicht geeignet, wenn das abgekühlte Teil den Formeinsatz zu fest hält und so die einfache Herausnahme verhindert. Merkmale, die mit einem Formeinsatz geformt werden, sollten eine Formschräge aufweisen.
  6. Da der Formeinsatz manuell entfernt wird (siehe Abb. 5), dürfen in oder vor dem Formeinsatz keine Merkmale vorhanden sein, die dessen Herausnahme beeinträchtigen können.
Abbildung 5: Das eingekreiste Merkmal würde die manuelle Entnahme eines Formeinsatzes beeinträchtigen.

Abbildung 5: Das eingekreiste Merkmal würde die manuelle Entnahme eines Formeinsatzes beeinträchtigen.


Wenn Sie ein 3D-CAD-Modell hochladen, um ein ProtoQuote-Angebot zu erhalten, und ein Formeinsatz erforderlich ist, wird dies im Angebot angezeigt und bei der Preisberechnung berücksichtigt. Wenn Sie Fragen haben, können Sie sich unter der Telefonnummer +49 6261 6741 768 wie immer jederzeit an die Mitarbeiter des technischen Kundendienstes von Proto Labs wenden.


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