Design Tip

Auswerferstifte im Design sinnvoll planen

Wie die richtige Anordnung von Auswerferstiften das Aussehen der Teile verbessern kann

Auswerferstifte sind die „Türsteher“ in der Welt des Spritzgießens. Sie stoßen das Teil aus der Form und hinterlassen in manchen fällen Spuren. Unser Ziel ist es, Auswerferstifte so zu gestalten und zu positionieren, dass die Auswirkung auf Ihre Teile minimiert wird. Obwohl Protolabs typischerweise die Auswerferplatzierung festlegt, haben Kunden vor der Auftragsvergabe die Möglichkeit, der Anordnung der Auswerfer zuzustimmen.


Die Auswerfer befinden sich auf der B-Seite der Form, also der Hälfte, in der das Teil beim öffnen der Form verbleibt. Nach dem öffnen der Form ragen die Auswerferstifte in den Formhohlraum hinein. Sie drücken das Teil heraus und ziehen sich anschließend wieder zurück, damit die Form sich schließen und neu gefüllt werden kann.

 

Ausguss und Auswerferstifte Illustration
Ein Beispiel der Zeichnung, die Protolabs Ihnen in der Anfangsphase des Formendesigns vorlegt, damit Sie der Position und der Größe von Angusskanal / -kanälen und Auswerferstiften zustimmen können
Zu berücksichtigende Faktoren

Protolabs verwendet runde Auswerferstifte, deren Positionierung von zahlreichen Faktoren abhängt. Natürlich ist hierfür die Form des Teils wichtig (siehe Abbildung 1). Faktoren wie die Formschräge und die Oberflächengüte der Seitenwände sowie die Wandstärke und Rippen können dazu beitragen, dass Bereiche des Teils an der Form hängen bleiben. Auch die Wahl des Kunststoffes kann die Platzierung oder Größe der Auswerfer beeinflussen. Manche Kunststoffe sind „klebriger“ und erfordern beim Ausstoßen aus der Form einen höheren Kraftaufwand. Bei weicheren Kunststoffen kann außerdem der Einsatz breiterer Auswerfer oder einer größeren Anzahl an Auswerferstiften notwendig sein, um die Kraft zu verteilen und ein Durchstechen oder eine Beschädigung des abgekühlten Kunststoffs zu verhindern.


Beim Protolabs'-Verfahren sind die Enden der Auswerferstifte flach und rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Auswerfer. Um ihren Zweck zu erfüllen, ist es wichtig, dass die Auswerfer gegen ein flaches „Polster“ drücken, wobei die Oberfläche des Polsters senkrecht zur Bewegungsrichtung der Stifte verlaufen muss. Ist die Teileoberfläche an dieser Stelle strukturiert, ist der Eindruck der glatten Oberfläche des Polsters sichtbar. Wenn die Oberfläche des Teils nicht parallel zum flachen Ende des Auswerferstifts verläuft, ist der kosmetische Effekt sogar noch deutlicher.


Bei einem traditionellen Stahlwerkzeug kann es möglich sein, das Ende des Auswerfers so zu bearbeiten, dass es mit der Kontur einer Teileoberfläche übereinstimmt, die nicht senkrecht zur Bewegungsrichtung des Auswerfers verläuft. Man spricht dann von einem konturierten Auswerfer. Das Protolabs-Verfahren unterstützt jedoch die Herstellung von konturierten Auswerfern nicht. Übt ein Auswerfer seine Funktion an einer Teileoberfläche aus, die nicht parallel zu seinem Ende verläuft, dann ist ein Polster notwendig, das sich auf derselben Ebene befindet wie das Auswerferende und nicht wie die Teileoberfläche. Da es sich auf einer anderen Ebene befindet als die Teileoberfläche, kann das Polster an einer Kante leicht über die Teileoberfläche herausragend oder an einer Kante in die Teileoberfläche vertieft angeordnet werden. Die Konfiguration eines leicht in die Teileoberfläche vertieften Polsters ist die Standardkonfiguration für Auswerfer bei konturierten Oberflächen.

 

Die obige Abbildung zeigt drei Grundtypen von Auswerferbelegungen auf einer nicht flachen Oberfläche. Von oben nach unten sehen Sie einen mittig geschnittenen Auswerfer, der auf einer gekrümmten Teileoberfläche eindrückt, einen extrem kurzen Auswerfer, der über der gekrümmten Oberfläche ein hier gelb dargestelltes Polster hat, sowie einen extrem langen Auswerfer, der vollständig in das Teil eindrückt.

Der Prozess von Protolabs unterstützt jedoch normalerweise nicht die Herstellung konturierter Stifte, es sei denn, ein Kunde fordert dies an. Dies geschieht von Fall zu Fall. Ein Kunde kann durch Protolabs prüfen lassen, ob ein konturierter Stift eine praktikable Option darstellt. 

Übt ein Auswerfer seine Funktion an einer Teileoberfläche aus, die nicht parallel zu seinem Ende verläuft, dann ist ein Polster notwendig, das sich auf derselben Ebene befindet wie das Auswerferende und nicht wie die Teileoberfläche. Da es sich auf einer anderen Ebene befindet als die Teileoberfläche, kann das Polster an einer Kante leicht über die Teileoberfläche herausragend oder an einer Kante in die Teileoberfläche vertieft angeordnet werden. Die Konfiguration eines leicht in die Teileoberfläche vertieften Polsters ist die Standardkonfiguration für Auswerfer bei konturierten Oberflächen.

Die Standardkonfiguration ist ein Auswerfer, der auf einer gewinkelten oder gekrümmten Fläche positioniert ist und Tangential auf der Freiformfläche steht. Somit drückt der Auswerfer zur Hälfte in das Teil und zur anderen Hälfte auf das entstandene Kunststoffpolster des Teils ein. Die Abbildung zeigt  normal mittig- sitzende, sowie die kürzesten und längsten Auswerferstifte auf der Oberfläche. Neben mittig geschnittenen Auswerfern bietet Protolabs zwei weitere Optionen an: gekürzte Auswerfer, bei denen ein erhöhtes Polster unter dem Auswerfer zurückbleibt, und vertiefte Auswerfer, bei denen der Stift vollständig in das Teil eindrückt. Bitte beachten Sie, dass mit einem gekürzten Auswerfer eine Materialanhäufung erzeugt wird, welche auf der gegenüberliegenden Seite der Geometrie zu Einfallstellen führen kann. Außerdem kann bei einem vertieften Auswerfer, der in das Spritzgussteil ragt, ein dünner Bereich entstehen. Achten Sie daher darauf, dass dieser nicht allzu dünn wird, damit am Ende kein Loch im Teil entsteht – sei es, durch ungefüllte Bereiche oder weil der Auswerferstift die Oberfläche durchbrochen hat. Sie können die Positionen für die Auswerferstifte und den Auswerfertyp an kritischen Stellen gerne mit den Anwendungstechnikern von Protolabs besprechen, um etwaige Bedenken zum Spritzgussprozess und zum Teiledesign auszuräumen.

Post gate illustration
Bei einem Stabanguss wird Kunststoff durch einen Auswerferkanal in die Form gespritzt.

Das Anspritzen über den Auswerfer zeigt ein extremes Beispiel eines großen Auswerferpolsters (siehe Abbildung 2). In Fällen, in denen ein Seitenanguss nicht verwendet werden kann, wird das Spritzgussteil über die Auswerferbohrung eines gekürzten Auswerfers angespritzt. Wenn dieses abgekühlt ist, drückt der Auswerferstift gegen das hierdurch entstandene Polster und bricht den Angusskanal ab. Das Kunststoffpolster wird in der Regel in einem zweiten Schritt vom fertigen Teil entfernt.


In den meisten Fällen befinden sich Auswerferpolster (oder die nach ihrem Entfernen verbleibenden Spuren) auf den optisch weniger wichtigen Seiten des Teils. Unter Umständen ist dies jedoch nicht möglich. Ein gutes Beispiel hierfür ist eine, mithilfe eines durchgehenden Kerns, geformte Klammer (siehe Abbildung zur Klammer mit Haken). Da die Klammer in diesem Fall die Oberfläche dieser Seite des Teils vergrößert, haftet die Seite des Teils mit der Klammer stärker an ihrer Formhälfte. Dadurch wird diese Formhälfte zur B-Seite. Die Klammer würde sich normalerweise auf der optisch wichtigeren Seite des Teils befinden. Es ist jedoch erforderlich, dass sich auch die Auswerferpolster auf dieser Seite des Teils befinden.

Darüber hinaus, werden Auswerferstifte, manchmal auch zum Entlüften einiger Merkmale im Werkzeug verwendet, um tiefe Geometrien vollständig füllen zu können um z.B. einen Dieseleffekt zu verhindern

Geometrie mit begrenzter Oberfläche

Alle Beispiele gehen davon aus, dass Flächen vorhanden sind, gegen die die Stifte gedrückt werden können, um Teile aus der Form herauszuwerfen. In manchen Entwürfen sind jedoch solche Flächen nicht vorgesehen. Man nehme beispielsweise ein Gitter, bei dem allein, die Oberseiten der Rippen der B-Seite der Form zugewandt sind.

Ejector clip hook and shaft
Die Unterseite des Hakens der Klammer und die blaue Fläche des Klammerschafts, wird von einem durchgehenden Kern auf der A-Seite der Form gebildet, der durch eine Bohrung auf der Unterseite des Teils hindurch ragt. Der Rest der Klammer wird von der B-Seite der Form gebildet.
Wenn die Rippenkanten nicht genügend Angriffsfläche für die Stifte bieten, muss der Konstrukteur einige Wulste hinzufügen, die als Auswerferpolster agieren.

Ein weiteres Beispiel, sind Teile aus Flüssigsilikon (LSR). In diesem Fall kommen Auswerferstifte nicht zum Einsatz. Stattdessen werden die Teile manuell aus den Formen herausgenommen.
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