April 2012



Wann Sie KEINE Formschräge einplanen sollten

Das Design von Kunststoffteilen kann in jeder Hinsicht ein komplexer Prozess sein. Wenn Sie völlig neue Produkttypen entwickeln, können die Herausforderungen sogar besonders groß sein. In der Designphase weiß man selten, mit welchem kleinen Trick oder welcher Idee eine Hürde überwunden oder das scheinbar Unmögliche möglich gemacht werden kann; aus diesem Grund bieten wir jeden Monat neue Designtipps an. Davon abgesehen stolpern wir hin und wieder über eine Idee, die wir für so wichtig halten, dass es sich lohnt, sie noch einmal aufzugreifen. Hier ist ein "Designtipp-Klassiker" vom Januar 2010.


Wir haben schon so oft über die Notwendigkeit von Formschrägen bei Spritzgussteilen gesprochen, sodass Sie vielleicht schockiert sind zu hören, dass es Merkmale gibt, die nicht nur keine Formschräge benötigen, sondern sogar ohne Formschräge besser funktionieren. Das ist tatsächlich so, und der Grund, warum wir das nicht schon früher erwähnt haben, hängt mit den neuen Möglichkeiten unseres Spritzgussverfahrens zusammen.


Bei den betroffenen Merkmalen handelt es sich in der Regel um Schraubenlöcher, die zusammen mit Gewindeschneidschrauben zum Verbinden von Kunststoffteilen - z.B. der Vorder- und Rückseite eines Kunststoffgehäuses - dienen. Die Löcher werden von Stäben in der Form, sogenannten "Kernen" geformt (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Beispiel eines Kerns zur Bildung eines Lochs in einem Spritzgussteil.

Abbildung 1: Beispiel eines Kerns zur Bildung eines Lochs in einem Spritzgussteil.


Bisher haben wir die Kerne in der Form durch direktes Fräsen aus dem Aluminium-Formkörper hergestellt. Hohe dünne Kerne können am Kunststoffteil hängenbleiben und beim Auswerfen der Teile abbrechen. Um diese Kerne zu verstärken und Spannungen beim Ausstoß zu reduzieren, mussten wir sie in Form von hohen schmalen Kegeln mit einer Formschräge versehen. Die dadurch entstehenden konischen Schraubenlöcher konnten problematisch sein. Sofern die Schraube nicht ebenfalls konisch war (wie eine Holzschraube), wurde der Spielraum beim Einschrauben in das konische Loch immer enger. Wurde er zu eng, zerbrach das Teil. War er zu lose, konnte die Schraube zu locker sitzen und nicht halten.


Lange, gerade Schrauben, konische Kernlöcher und Bindenähte waren eine schlechte Kombination. Hatten das Loch und die dazugehörige Schraube eine kurze Länge, konnte das Teil sicher hergestellt werden. Entwürfe mit tieferen Löchern gingen jedoch leider an die Konstrukteure zurück, ohne dass ein Angebot erstellt werden konnte.


Das alles gehört der Vergangenheit an. Protomold ist jetzt in der Lage, Löcher mit hohem Aspektverhältnis und kleinem Durchmesser mit Hilfe von Stahlkernstiften in der Form herzustellen. Nehmen wir beispielsweise an, Sie entwerfen ein Teil mit einem 19,1 mm tiefen Loch und einem Durchmesser von 3,2 mm (siehe Abbildung 2). Sie planen dieses Merkmal einfach in Ihrem 3D-CAD-Modell ein; unsere firmeneigene Software macht sich dann an die Arbeit und entwirft die Form mit einem zylindrischen Stahlkernstift zum Formen des Loches (siehe Abbildung 3).

Abbildung 2: Musterteil mit 19,1 mm tiefen Löchern.

Abbildung 2: Musterteil mit 19,1 mm tiefen Löchern.

Abbildung 3: Form mit zylindrischen Stahlkernstiften.

Abbildung 3: Form mit zylindrischen Stahlkernstiften.


Diese Innovation beinhaltet für Sie zwei Änderungen. Erstens können wir nun Teile mit tieferen, schmaleren Löchern gießen. Zweitens - und das ist der "Schocker" - benötigen diese Merkmale keine Formschräge. Die Gründe hierfür liegen nahe. Ein Stahlstift ist stark genug, um der Belastung beim Auswurf standzuhalten, und seine Oberfläche ist glatt genug, um sich sauber und ohne Formschräge aus dem Teil zu lösen. Das Teil weist in der Regel keine kosmetischen Mängel auf; falls doch, dann im Innern der Bohrung, wo sie nicht sichtbar sind.


Die Größe des Loches in Ihrem Teil wird bestimmt durch die Größe der Gewindeschneidschraube, die Sie für die Baugruppe verwenden. Das Loch selbst fällt etwas größer als der Kerndurchmesser des Schraubendrehers (der Durchmesser des Schaftes am Gewindegrund) aus. In der Regel spezifiziert der Hersteller in der Schraubenspezifikation einen Durchmesser für das Kernloch. Zum Abschluss sollten Sie noch beachten, dass einige Schrauben für bestimmte Kunststoffe spezifiziert sind. Wenn Sie also bei der Prototypenherstellung zu einem anderen Kunststoff wechseln, sollten Sie sicherstellen, dass Sie weiterhin den richtigen Schraubendreher berücksichtigen.