Januar 2013



Quetschrippen – auf den Punkt gebracht

Pressverbindungen für Spritzugssteile können eine Herausforderung darstellen. Ein gut entworfenes Kunststoffteil besitzt in der Regel eine Formschräge. Doch dieselbe Formschräge, mit der ein Teil leichter aus der Form herausfällt, kann gleichzeitig ein Pressteil daran hindern, fest zu sitzen. Betrachten wir ein auf eine Welle gepresstes Zahnrad (siehe Abbildung 1). In diesem Fall besitzt die Welle ein „D“-förmiges Profil, das als flache Seite des Antriebs und zur Ausrichtung der Baugruppe dient.

Abbildung 1: „D“-förmiges Durchgangsloch in der Mitte des Zahnradteils zur Aufnahme der Antriebswelle.

Abbildung 1: „D“-förmiges Durchgangsloch in der Mitte des Zahnradteils zur Aufnahme der Antriebswelle.


Die flache Seite des Antriebs sorgt dafür, dass sich das Zahnrad unter Belastung nicht frei auf der Welle dreht. Ihr Spritzgussanbieter würde Sie wahrscheinlich auffordern, am D-Loch eine Formschräge vorzusehen, damit sich das Merkmal leichter aus der Form löst. Die Formschräge ist notwendig, weil der Kunststoff beim Abkühlen auf den Kern schrumpft, der das Loch bildet. Diese Aufforderung zur Berücksichtigung einer Formschräge ist vernünftig, doch was, wenn Ihr Entwurfsplan keine Formschräge zulässt? Nachfolgend ein paar Optionen.


  1. Das Loch lassen, wie es ist und den Spritzgussanbieter bitten, das Teil ohne Formschräge herzustellen. Diese Bitte ist riskant. Wenn das Loch flach genug ist, treten möglicherweise keine Probleme auf. Doch sobald das Loch tiefer ist, wird beim Abkühlen und Auswerfen eine größere Spannung auf den Kern der Form ausgeübt. Der erhöhte Kraftaufwand, der zum Auswerfen erforderlich ist, könnte zu Schleif- und Kratzspuren am Teil sowie zum Brechen des Kerns oder der Auswerferstifte führen. Der Spritzgussanbieter müsste eventuell die Verfahrensparameter optimieren, um Schäden an der Form zu verhindern. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit von Mängeln, wie Einfallstellen, Porosität und schwachen Bindenähten, steigen. Angesichts aller möglichen Folgen, ist es sinnvoll, die anderen Optionen in Betracht zu ziehen.

  2. Formschräge am Loch hinzufügen Die Formschräge sorgt dafür, dass sich das Teil von der Form lösen kann, da das schrumpfende Teil nicht über die Tiefe des Lochs entlang desselben Durchmessers gepresst werden muss. Wenn das Loch eine Formschräge besitzt, wird das Teil durch einen leichten Stoß des Auswerfersystems von der Form gelöst, da die Formschräge von der Teilewand weg verläuft. Dadurch wird weniger Spannung auf das Teil und die Form ausgeübt. Mit der Formschräge erhält der Spritzgussanbieter die Flexibilität, Verfahrensoptimierungen einzusetzen, um andere geometrische und kosmetische Probleme anzugehen. Die Formschräge löst zwar produktionstechnische Probleme, doch als Designer liegt es in Ihrer Verantwortung sicherzustellen, dass die Formschräge die Funktion Ihrer Baugruppe nicht beeinträchtigt. So sollten Sie beispielsweise eine Schräge in der Passung vermeiden, da dies zum Ausschlagen des Zahnrads führen könnte (siehe Abbildung 2).
Abbildung 2: Der Querschnitt zeigt einen Abschnitt der halbierten Baugruppe. Beachten Sie die nach unten hin verlaufende Formschräge am lilafarbenen Durchgangsloch aus Kunststoff. Hier könnte es in der fertigen Baugruppe zum Ausschlagen kommen.

Abbildung 2: Der Querschnitt zeigt einen Abschnitt der halbierten Baugruppe. Beachten Sie die nach unten hin verlaufende Formschräge am lilafarbenen Durchgangsloch aus Kunststoff. Hier könnte es in der fertigen Baugruppe zum Ausschlagen kommen.


  1. Ein guter Kompromiss ist das Hinzufügen von Quetschrippen. Quetschrippen bieten Ihnen die Vorteile der beiden vorigen Methoden: Formschräge für den Spritzgussanbieter und dieselbe Ausrichtung wie bei einem Loch mit geraden Seiten. Das Hauptloch erhält eine Formschräge, um den Auswurf zu erleichtern und die Form zu schützen, während drei oder mehr Rippen ohne Formschräge entlang der Länge des Lochs für einen festen Sitz und eine gute Ausrichtung mit der Welle sorgen (siehe Abbildung 3).
Abbildung 3: Herkömmliche Quetschrippen. Die Zacken im Kunststoff sind Rippen ohne Formschräge, während der Hauptinnendurchmesser des Lochs eine Formschräge besitzt.

Abbildung 3: Herkömmliche Quetschrippen. Die Zacken im Kunststoff sind Rippen ohne Formschräge, während der Hauptinnendurchmesser des Lochs eine Formschräge besitzt.


Da die Rippen nur einen kleinen Teil der Formoberfläche ausmachen, erzeugt deren fehlende Formschräge nur wenig Widerstand beim Auswerfen und birgt kaum die Gefahr der Beschädigung der Form. Durch die Engstellen, an denen die Rippen auf die Welle (oder ein anderes Passteil) treffen, können sich die Rippen beim Einpressen so verformen, dass ein fester Sitz gewährleistet ist, ohne dass eine besondere Spannung auf das Teil ausgeübt wird. Leider können die spitzen „V“-Merkmale nicht direkt in der Form gefräst werden, wodurch bei der Formherstellung der Einsatz eines EDM-Verfahrens oder einer anderen zusätzlichen Bearbeitung notwendig wird.


Es ist jedoch noch nicht alles verloren. Protomold bietet eine alternative Rippenform an, die direkt in die Form gefräst werden kann und die Kosten dadurch auf ein Minimum reduziert. Ziehen Sie anstelle der Zacke der herkömmlichen „V“-förmigen Rippe eine abgerundete Rippe in Betracht (siehe Abbildung 4). Eine abgerundete Rippe kann direkt durch 3-Achsen-Fräsen hergestellt werden, wodurch EDM-Elektroden überflüssig werden. Diese Methode ist schneller und günstiger als die „V“-förmige Alternative und bietet dennoch die schmale Kontaktstelle mit dem Passteil.

Abbildung 4: Empfohlenes Quetschrippen-Design. Die Kontaktpunkte werden in diesem Design durch den Radius der Schaftfräse geformt, sodass der Innendurchmesser mit einer Formschräge versehen werden kann, während die Rippen ohne Formschräge bleiben.

Abbildung 4: Empfohlenes Quetschrippen-Design. Die Kontaktpunkte werden in diesem Design durch den Radius der Schaftfräse geformt, sodass der Innendurchmesser mit einer Formschräge versehen werden kann, während die Rippen ohne Formschräge bleiben.


Dieselbe Form kann für Rippen verwendet werden, die an der Kontaktfläche von Teilen für Abstand sorgen sollen, z. B. wenn ein Luftspalt benötigt wird. Protomold bietet EDM zwar in manchen Anwendungen an, wir denken jedoch, dass die von einer Schaftfräse hergestellte Vollradius-Rippe genauso effektiv ist und und Kosten einspart, indem die Komplexität der Form und die Herstellungszeit minimiert werden. Diese Zeitersparnis ermöglicht es Ihnen, die Teile schneller zu erhalten und eher zu testen und Ihre Ideen noch vor Ihren Wettbewerbern auf den Markt zu bringen.