Juli 2011



Es scheint Licht durch die Linsen

Im vergangenen Monat haben wir uns von einem ästhetischen – im Gegensatz zu einem funktionalen – Standpunkt aus mit den visuellen Eigenschaften von Teilen befasst. Diesen Monat behandeln wir einige visuelle Eigenschaften, die eigentlich eine Funktion darstellen. Wir beziehen uns dabei auf die optischen Eigenschaften von Teilen, die aus durchsichtigen Kunststoffen, wie Polycarbonat hergestellt werden und als Leuchtenabeckungen, Linsen und Lichtleiter zum Einsatz kommen. Die Eignung dieser Teile zu optischen Zwecken hängt von Faktoren wie Werkstoff, Form und Transparenz ab. Um zu ermitteln, ob sie mit dem Protomold-Verfahren hergestellt werden können, müssen Sie unsere Möglichkeiten und Grenzen verstehen.


Unser Schnellspritzgussverfahren ist speziell für die schnelle und kostengünstige Herstellung hochwertiger Spritzgussteile konzipiert. Es eignet sich bestens für die meisten Prototyping- sowie für zahlreiche Produktionsanwendungen. Bei manchen optischen Anwendungen jedoch kann die Leistung durch kleine Mängel, die normalerweise kein Problem darstellen, beeinträchtigt werden. Kleine Mängel, wie eingeschlossene Blasen, kleine Oberflächenfehler, Fließlinien in dünnen Abschnitten, Fremdpartikel, Angussreste und kleine Bindenähte haben bei den meisten Teilen auf die Funktion und sogar auf das ästhetische Erscheinungsbild einen vernachlässigbaren Einfluss. Da sie bei durchsichtigen Kunststoffen jedoch unter Umständen Auswirkungen auf die Lichtdurchlässigkeit haben, können sie die Funktionalität von optischen Komponenten beeinträchtigen.


Einige dieser Mängel lassen sich durch sorgfältiges Design verhindern, andere jedoch können unvermeidbar sein. So kann beispielsweise ein gängiger durchsichtiger Kunststoff (wie z.B. ein Polycarbonat) beim Abkühlen erheblich schrumpfen. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit von eingeschlossenen Blasen und die Lichtdurchlässigkeit eines Teils kann beeinträchtigt werden. Eine gleichmäßige Stärke unterstützt die Formbarkeit eines Teils. Linsen erfordern jedoch häufig Stärkenvariationen, die wiederum zu Fließproblemen oder beim Abkühlen des Teils zu Einsinkungen führen können. Und da Protomold kein Präzisionsschleifen der Formoberflächen anbietet, können Teileoberflächen unter Umständen optisch nicht ganz perfekt ausfallen.


Das Protomold-Verfahren umfasst zwar verschiedene Schritte zur Identifizierung und Vermeidung von Problemen, diese eignen sich jedoch nicht zur Identifizierung optischer Probleme. In der Praxis kann Protomold oft nicht wissen, dass das analysierte Teil eine optische Funktion haben soll. So kann die Designanalyse von ProtoQuote® zwar spritzgusstechnische Probleme identifizieren, akzeptiert jedoch unter Umständen auch Teile mit Schönheitsfehlern als problemlos formbar. ProtoFlow®, ein weiteres Analysetool von Protomold, berücksichtigt die Wahl des Kunststoffes bei der Erkennung potenzieller Probleme beim Befüllen der Form. Allerdings kann es, wie ProtoQuote, keine potenziellen optischen Mängel im Voraus erkennen.


Für eine optisch hochwertige Produktion sind spezielle Anlagen und eine spezielle Verarbeitung notwendig. Bei Proto Labs werden Teile in einem offenen Fertigungsbereich hergestellt, wo es potenziell zu geringfügigen Partikelkontaminationen kommen kann, die die optische Qualität beeinträchtigen können. Außerdem bieten wir keine Spezialverpackungen an, die optisch hochwertige Oberflächen beim Transport schützen. Dennoch produzieren wir erfolgreich optische Teile für Kunden, die die Grenzen unseres Verfahrens kennen.


Trotz dieser Begrenzungen kann das Schnellspritzgießen bei der Prototypenherstellung optischer Bauteile selbst dann nützlich sein, wenn die Prototypen nicht alle optischen Eigenschaften der Fertigungsteile besitzen. Optische Eigenschaften sind generell ziemlich vorhersehbar und müssen deshalb möglicherweise nicht in Prototypen erprobet werden. Dennoch müssen diese Teile unter Umständen auf ihre Passgenauigkeit und ihre strukturelle Integrität hin getestet werden. Für Kunden, die innerhalb dieser Begrenzungen arbeiten können, kann sich das Schnellspritzgießen zur Herstellung mancher optischer Teile eignen (und 90 Prozent kostengünstiger sein als die herkömmliche Werkzeugbereitstellung).



Dieses Teil wurde aus Polycarbonat mit einem F1-Finish auf einer Formhälfte, F0-Finish auf der anderen Hälfte und Textur entlang des Randes spritzgegossen. (Bei F1 sind die meisten Schneidermarkierungen auspoliert.) Die Form wurde mit einem Kantenanguss konzipiert und 3.400 Stück wurden ohne nennenswerte Probleme produziert.



Dieses Teil wurde aus Polycarbonat mit einem A2-Finish auf beiden Formhälften spritzgegossen. (Diese höchste Politur erfolgt bei Protomold von Hand.) Das Teil besitzt eine gleichmäßige nominale Stärke von 2,7 mm und wurde ohne Probleme in einem Lauf von 750 Stück spritzgegossen.


Wenn Sie herausfinden möchten, ob sich das Protomold-Verfahren für Ihre optischen Teile eignet, wenden Sie sich an den technischen Kundendienst von Protomold unter der Nummer +49 (0) 6741 768.


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Auflistung der erhältlichen Oberflächenqualitäten