Formschräge
Die Meister-Klasse in Produktdesign und -entwicklung
Protolabs Insight Videoserie
Unsere Insight-Videoserien bietet Ihnen Informationen Rund um die digitale Fertigung.
Jede Woche veröffentlichen wir ein neues Video, das Ihnen beim Entwurf Ihres Teils helfen soll. Wir behandeln spezifische Themen wie die Auswahl des richtigen 3D-Druckmaterials, die Optimierung Ihres Designs für die CNC-Bearbeitung, die Oberflächenveredelung von Formteilen und vieles mehr.
Insight: Formschräge
13.03.2020
Hallo und herzlich willkommen zu dieser Ausgabe von Insight!
Ich hoffe, Sie hatten bisher eine tolle Woche, und ich kann sie mit dem nächsten Video in unserer Serie von Tipps und Tricks für die digitale Fertigung abrunden. Wir hoffen, dass diese kurzen Videos dazu beitragen werden, einige Mythen aufzuräumen, die Leute über die Technologie ins Gespräch zu bringen und Ihnen etwas Zeit und Geld zu sparen.
Diese Woche schauen wir uns eine gute Formschräge an. In der Welt des Kunststoff-Spritzgießens ist eine Formschräge im Grunde eine Verjüngung an den Flächen des Teils.
Sie ist ein wichtiger Bestandteil des Entwurfs, denn wird eine Formschräge komplett ignoriert, besteht das Risiko, dass Ihr Teil eine schlechte Oberflächenqualität erhält, sich aufgrund von Spannungen beim Spritzgießen verformt und sich nicht reibungslos aus der Form auswerfen lässt.
Alles in allem also sehr ungünstig.
Deshalb haben wir hier ein paar Tipps, damit Ihre Formschräge ihren Zweck erfüllt.
Als Erstes sollten Sie die Formschräge frühzeitig einplanen. Wenn Sie Prototypen aus 3D-gedruckten oder mit CNC-Maschinen bearbeiteten Teilen herstellen, können Sie die Formschräge einfach ignorieren, weil sie bei diesen Verfahren nicht nötig ist. Wenn Sie jedoch vorhaben, Ihren Entwurf später auf das Spritzgussverfahren anzuwenden, kann es sein, dass Sie plötzlich gegen eine Wand laufen. Sie stellen fest, dass Sie eine Formschräge einplanen müssen, obwohl Ihr Entwurf eigentlich fertig sein sollte. Sie müssen also wieder mit dem Prototyping beginnen ...
Ein Alptraum!
Achten Sie vom Beginn Ihres Prozesses bis zur endgültigen Fertigung darauf, dass Ihr Design nicht nur Ihren aktuellen, sondern immer auch Ihren zukünftigen Bedürfnissen entspricht. Bringen Sie sich beim Entwerfen eines 3D-Druckteils oder eines CNC-bearbeiteten Teils nicht in die Klemme, indem Sie Zeit und Geld in ein Design investieren, das nicht mit dem Spritzguss kompatibel ist.
Außerdem sollten Sie während des gesamten Designprozesses die gewünschte Oberflächenveredelung im Blick behalten.
Eine stark strukturierte Oberfläche kann nämlich dazu führen, dass das Teil in der Form festklemmt. Eine Formschräge kann dies verhindern. Das Teil kann sich so bewegen, ohne dass die Textur an der Formoberfläche hängenbleibt
Doch je strukturierter die Oberfläche eines Teils ist, umso größer muss die Formschräge sein. Das ist nur einer der vielen Faktoren, die Sie berücksichtigen sollten, wenn Sie sich für eine Formschräge entscheiden. Manchmal fällt diese Entscheidung nicht leicht, weil es nicht den einen Formschrägewinkel gibt, der sich für alle Geometrien, Werkstoffe, Wandstärken usw. gleichermaßen eignet. Zum Glück helfen Ihnen ein paar einfache Regeln – oder besser gesagt Richtlinien – dabei, die perfekte Formschräge zu finden.
Am wichtigsten ist dabei, dass Sie beim Design eines Teils eine größtmögliche Formschräge anwenden. Eine Faustregel ist ein Grad (1°) Formschräge pro 10 mm Kavitätentiefe, dies kann aber unter Berücksichtigung der genannten Faktoren variieren.
Bei einem Formschluss oder einer leicht strukturierten Oberfläche sollten Sie mindestens drei Grad einplanen, bei einer stark strukturierten Oberfläche eher fünf.
Auch dann, wenn eine Formschräge sich negativ auf die Leistungsfähigkeit auswirken kann (z. B. wenn eine vertikale Fläche benötigt wird), sollte zumindest eine geringe Formschräge eingeplant werden. Schon ein ½° kann ein deutlich besseres Ergebnis erzielen als 0° Sprechen Sie in einer solchen Situation am besten mit dem Hersteller, bevor Sie Ihr Design fertigstellen. Dieser kann Sie normalerweise zu Werkstoffen, Texturen usw. beraten.
Auch bei Gehäusen kann es kompliziert sein, Formschräge hinzuzufügen. Eine falsche Anwendung kann tiefe Rippen in der Form hervorrufen, die Prozesse vom Auswerfen bis hin zur Oberflächenveredelung unnötig erschweren.
Stattdessen sollten Sie die Kern-Hohlraum-Methode für Ihr Design in Erwägung ziehen. Hierbei werden der Hohlraum und der Kern der Form zum Polieren geöffnet, die Fertigung beschleunigt und der Spritzgussprozess zusätzlich vereinfacht.
Das Hinzufügen von Formschräge zu einem Gehäuse kann bei falscher Durchführung zu Problemen führen. Wenn für die Innen- und Außenwände eine Formschräge eingeplant wird, müssen diese Wände parallel zueinander verlaufen, um tiefe Rippen in der Form zu vermeiden, die das Entlüften und Auswerfen sowie die Herstellung der Formoberfläche und die Fertigung erschweren. Sie sollten einen Kern-Hohlraum-Designansatz in Erwägung ziehen, denn hierbei werden der Hohlraum und der Kern der Form zum Polieren geöffnet, die Fertigung beschleunigt und der Spritzgussprozess zusätzlich vereinfacht.
Mein letzter Tipp für heute lässt sich am einfachsten umsetzen, denn er ist normalerweise nicht mit Kosten verbunden. Ihr Anbieter sollte eine kostenlose Machbarkeitsanalyse (DFM) von 3D-CAD-Modellen anbieten. Darin erhalten Sie jede Menge Informationen, wie z. B. eine Kennzeichnung der Bereiche Ihres Designs, die Formschräge benötigen. Das ist einfach ein guter Qualitätscheck, und ich kann nur jedem raten, dies zu nutzen.
Das war‘s für heute – ich hoffe Sie fanden es interessant. Bis nächsten Freitag!
Bleiben Sie auf dem Laufenden
Melden Sie sich für unsere Updates zu allen Protolabs Insight-Videos an.
