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Lösen von Angussproblemen beim Spritzgießen

Beim Teiledesign für den Spritzguss Angusstyp und -position bedenken

Beim Spritzguss muss jede Kavität in einer Form eine kleine Öffnung haben, die als Anguss bezeichnet wird. Durch diese Öffnung fließt warmer Kunststoff in die Form. Der Anguss muss jedoch entfernt werden, was in der Regel von Hand geschieht. Je nach Angusstyp, verwendetem Kunststoff und Teilegeometrie bleibt ein kleiner Angussrest oder „Schönheitsfehler“ zurück.

Wenn Sie ein – fachkundig entworfenes – Spritzgussteil genauer betrachten, sehen Sie an den Angussstellen meist einen kaum erkennbaren Angussrest. Daher ist es zunächst wichtig, die Angüsse möglichst an verborgenen Stellen zu platzieren. Doch auch wenn ein Anguss an einer weniger günstigen Stelle platziert werden oder werkstoffbedingt etwas größer sein muss (z. B. bei glasfaserverstärkten Kunststoffen), lässt sich der Schönheitsfehler auf ein Minimum reduzieren.

Dieser Designtipp gibt Ratschläge dazu, wie mit den im Kunststoff-Spritzguss bei Protolabs häufig verwendeten Angusstypen in möglichst kurzer Zeit optisch ansprechende und kostengünstige Formteile produziert werden können.

Kantenangüsse sind am gängisten

Der am häufigste verwendete Angusstyp ist der seitliche oder „Kantenanguss“. Bevor er entfernt wird, ragt dieser Anguss an einer Außenfläche trapezförmig aus dem Teil heraus. Er wird nach Möglichkeit an der dicksten Stelle des Teils und immer an der Trennfuge angebracht, so dass er leicht entfernt werden kann und Aussehen und Funktion möglichst wenig beeinträchtigt.

ANGUSSOPTIONEN BEIM SPRITZGUSS

Kantenanguss

  • Gängigste Angussoption
  • Funktioniert gut bei Werkstoffen mit Zusatzstoffen
  • Einfach und daher kostengünstig in der Fertigung

Heißkanalanguss

  • Weniger Angussreste
  • Geeignet für Teile mit ästhetischem Anspruch
  • Reduziert Verschleiß, Formschäden und Verquetschung

Stabanguss

  • Geeignet für Teile mit ästhetischem Anspruch, die keine Angussreste haben dürfen
  • Geometrie- und werkstoffabhängig
  • Wird für Zahnräder verwendet

 

Abbildung des Kantenanguss
Kantenangüsse sind die gängigste Angussoption. Sie sind links in Gelb dargestellt. Sie können mit wenigen Einschränkungen an unterschiedlichen Stellen des Teils positioniert werden. Das Formteil rechts weist an der Angussstelle einen kleinen rechteckigen "Schönheitsfehler" auf.

Kantenangüsse lassen sich leicht herstellen und bearbeiten. Designer haben bei der Positionierung solcher Angüsse in der Regel viel Spielraum, was den Formenentwurf einfacher macht. Auch lässt sich damit die Spannung, die beim Ausstoßen entsteht, auf den Anguss begrenzen, der nach dem Gießen entfernt wird. Und weil Kantenangüsse relativ groß sind, werden sie oft für glas- oder mineralienverstärkte Kunststoffe gewählt, deren Einspritzung durch die weiter unten beschriebenen Angüsse schwierig sein kann. Aus diesen Gründen sind Kantenangüsse oft die erste Wahl.

Heißkanalangüsse bedeuten kleinere Angussreste

Kantenangüsse sind jedoch nicht perfekt, sie hinterlassen oft die größten Angussreste, was bei Teilen, die gut aussehen müssen, zu bedenken ist. Der Angusskanal, der zu einem Kantenanguss führt, nimmt Platz innerhalb der zulässigen Fläche der Form ein. Dies kann ein Problem darstellen, wenn das Teil an die Grenzen der erlaubten Formgröße stößt.

Abbildung des Heißkanalanguss
Viele Designer sehen für den Heißkanalanguss eine Einsenkung vor, damit der abgeschnittene Angussrest bündig mit der Oberfläche abschließt (siehe Abbildung).

Auch hat der Angusskanal die gleiche Temperatur wie die Form. Da Kunststoff auf dem Weg zu einem Kantenanguss etwas abkühlt, sind dabei auch Erwägungen zu Gleichmäßigkeit, Rundlauf, Bindenahtbildung, Herausforderungen durch dünne Merkmale usw. beim Befüllen der Form erforderlich.

Beim Heißkanalanguss ist das anders. Hier wird eine beheizte Düse verwendet, damit der Kunststoff bei optimaler Temperatur in die Form fließt. Als Angussrest verbleibt nur eine kleine runde Erhebung, die in der Regel einen Durchmesser von 1,5 bis 2 mm und eine Höhe von 0,25 bis 0,5 mm aufweist und so abgeschnitten werden kann, dass sie nur noch um ca. 0,13 mm hervorsteht. Der Heißkanalanguss wird oft bei kegelförmigen oder gewölbten Teilen eingesetzt, um im Gegensatz zum linearen Kunststofffluss beim Kantenanguss einen günstigeren radialen Fluss zu erreichen. So ist zum Beispiel für Teile wie transparente Kunststoff-Lampenabdeckungen, Schraubverschlüsse für Lebensmittelbehälter oder Schlagtaster mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Heißkanalanguss geeignet.
 
Außerdem zu beachten: Heißkanalangüsse werden statt an der Kante eher im mittigen Bereich des Teils angebracht. Dadurch wird die Distanz verringert, die der Kunststoff zum Befüllen der Form zurücklegen muss (ein Vorteil). Außerdem wird die auf die Form ausgeübte Schließkraft der Presse zentriert, wodurch sich weitere Vorteile wie Reduzierung von Verschleiß, Formschäden und Verquetschung ergeben. Heißkanalangüsse befinden sich immer auf der festen Hälfte der Form, und da sie keinen Platz an einer Formkante in Anspruch nehmen, können sie auch bei Teilen verwendet werden, die sich der bei Protolabs zulässigen Maximalgröße nähern.

Auch hat der Angusskanal die gleiche Temperatur wie die Form. Da Kunststoff auf dem Weg zu einem Kantenanguss etwas abkühlt, sind dabei auch Erwägungen zu Gleichmäßigkeit, Rundlauf, Bindenahtbildung, Herausforderungen durch dünne Merkmale usw. beim Befüllen der Form erforderlich.

Abbildung Stab- oder Tunnelangüsse
Stab- oder Tunnelangüsse werden oft für Zahnräder verwendet (s. Abb. links). Das fertige Teil rechts zeigt den Tunnenanguss-Stab, der manuell entfernt wurde.

Da der Kunststoff mit einer höheren Temperatur als bei unbeheizten Angüssen in die Form fließt, kann er eine größere Distanz zurücklegen. Dieser Faktor ist besonders bei dünnwandigen Teilemerkmalen von Bedeutung.

Wie alle Fertigungsverfahren haben Heißkanalangüsse auch Nachteile. Je nach Teilegeometrie und Art des Kunststoffs besteht die Gefahr, dass sie „Fehlstellen“ oder Fließmarkierungen in einem kreisförmigen Muster um die Angussstelle hinterlassen. Da Heißkanalangüsse in der Regel auf der kosmetischen Seite eines Teils angebracht werden, ist das natürlich problematisch. Ein weiteres Problem besteht darin, dass sich der Kunststoff bei kleineren Schussgrößen zersetzen kann, wenn er zu lange im Zylinder verbleibt. Die Fertigung mit Heißkanalanguss kostet etwas mehr, was jedoch durch die höhere Teilequalität durchaus aufgewogen wird. Und weil Heißkanalangüsse klein sind, besteht beim Einspritzen von Kunststoffen mit hohem Glasfasergehalt die Gefahr einer Verstopfung. In solchen Fällen ist der Kantenanguss im Allgemeinen die beste Option.

Stabangüsse (geometrie- und werkstoffabhängig)

Es gibt noch einen dritten Angusstyp, mit dem sich ausgezeichnete Resultate erzielen lassen, der jedoch Herausforderungen bei der Herstellung mit sich bringt. Stabangüsse werden typischerweise bei Teilen eingesetzt, die keine Angussreste an der Trennfuge (Kantenanguss) oder auf der kosmetischen Teileseite (Heißkanalanguss) aufweisen dürfen. Folglich eignet sich dieser Anguss auch für Teile mit ästhetischem Anspruch. Dies ist der einzige Angusstyp, der sich auf der B-Seite der Form, also in der Regel auf einer nicht-kosmetischen Oberfläche, befindet.

Wie funktioniert der Stabanguss? Beim Stabanguss wird der Kunststoff durch ein kegelförmiges Loch, das einen Auswerferstift durchschneidet, in die Form eingespritzt. Nach dem Aushärten des Kunststoffs wird das Teil vom Auswerferstift aus der Form geworfen. Der verbleibende Angussrest kann dann manuell so weit entfernt werden, dass er nur noch um ca. 0,13 mm herausragt. Dies hängt von der Geometrie der Umgebung ab und davon, wie einfach sich das Werkzeug zum Abschneiden des Stabs ansetzen lässt. Außerdem ist zu beachten: Ein großer Werkstoff-Stab könnte zu einer Einsinkung auf der A-Seite gegenüber dem Stab führen.

Wie viele Aspekte des Formendesigns ist auch der Einsatz von Stabangüssen geometrie- und werkstoffabhängig. Form und Größe des Auswerferstifts (und folglich des Kanals, in dem er sich bewegt), können bei glasfaserverstärkten und langsam fließenden Kunststoffen problematisch sein. Das Abtrennen beim Auswurf kann zu einer erheblichen Beanspruchung der Form führen, während Winkel und Tiefe des Kegels seinen Einsatz bei vielen Teilegeometrien wie z. B. Gehäusen oder anderen entkernten Teilen nicht zulassen. Dieser Angusstyp wird häufig auch bei Zahnrädern statt des Kantenangusses eingesetzt, der an der Außenseite des Teils nicht verwendet werden kann.

Beim Design für den Spritzguss bedarf die Angusswahl also einiger Überlegung. Wenn Sie keine diesbezüglichen Angaben machen, wählt Protolabs den Angusstyp und die Angussstelle aus, die sich für Ihr Design und Ihren Kunststoff am besten eignen. Sie haben dann die Möglichkeit, die Angussposition bei Ihrer Auftragsbestätigung zu prüfen.

Wir beantworten Ihre Fragen gerne. Um individuelle Unterstützung zu erhalten, wenden Sie sich bitte an unsere Mitarbeiter unter 089 905002 22 oder [email protected]