Insight

Mehrkavitätenwerkzeuge

Die Meister-Klasse in Produktdesign und -entwicklung


Insight: Mehrkavitätenwerkzeuge

13.11.2020

Hallo und herzlich willkommen zum Insight-Video für diese Woche, in dem wir Ihnen eine Masterclass in digitaler Fertigung anbieten.

Diese Woche werden wir über Mehrkavitätenwerkzeuge für den Spritzguss sprechen.

Auf den ersten Blick scheint der Übergang von einer Einfachform zu einer Form, die zwei, vier oder acht Teile auf einmal produziert, eine einfache Möglichkeit zu sein, um die Produktion zu erhöhen und die Teilekosten zu reduzieren. Leider ist es nicht immer so einfach. Denn für die Gestaltung eines Teils für eine Mehrfachform genügt es nicht, die CAD-Datei für eine Einfachform immer wieder zu kopieren.

Das Pressen von Kunststoffschmelze durch Angüsse und Angusskanäle ist bei einer Mehrkavitätenform komplex. Zudem kommt es in einer Mehrkavitätenform zu Temperaturunterschieden, weil der Kunststoff bis zum entferntesten Punkt einen längeren Weg zurücklegen muss.  Das alles kann zu nur teilweise gefüllten Hohlräumen und Einsinkungen sowie zur Verformung der Teile nach dem Auswerfen führen. Das wollen wir natürlich vermeiden.

Hierfür müssen Sie eventuell das Teil oder das Verfahren optimieren oder sogar das Material wechseln.

Fangen wir mit dem Angusskanal an.

Zu Beginn des Spritzzyklus kann der geschmolzene Kunststoff durch den Angusskanal in die Form hineinfließen, der anschließend den Druck in der Form aufrecht hält, bis die Form abgekühlt ist und der Kunststoff sich verfestigt hat.

Bei der Formenherstellung gibt es viele Arten von Angusskanälen. Bei Einfachformen werden normalerweise stiftartige und Punktanguss-Angusskanäle verwendet, um Angussreste (den kleinen Überrest des Werkstoffes, der vom fertigen Werkstück abgeschnitten werden muss) zu reduzieren. 

Das ist sinnvoll, doch bei Mehrkavitätenformen würden wir Ihnen davon abraten und Ihnen stattdessen Filmangüsse oder Seitenangüsse empfehlen. Sie können diesen Angusstyp an verschiedenen Stellen positionieren – ein wichtiger Punkt, wenn Sie versuchen, mehrere Teile in einer Form unterzubringen. Außerdem sind die Angussreste hier größer, was in diesem Fall gut ist, weil so die Restfließspannung in diesem Bereich der Form besser absorbiert wird.

Machen Sie sich auch darüber Gedanken, wo Sie Ihren Angusskanal platzieren möchten. Wenn Sie versuchen, mehrere Teile in der Form unterzubringen, kann die Position des Angusskanals deren Ausrichtung beeinflussen.

Da die Gestaltung eines Angusskanal- und Angusssystems für eine Mehrfachform komplex ist, sollten Sie darüber nachdenken, uns damit zu beauftragen.

Der nächste zu berücksichtigende Punkt auf meiner Liste sind Seitenschieber und lose Formeinsätze.  Seitenschieber werden in Position geschoben, bevor der Kunststoff in die Form fließt, um den Materialfluss zu begrenzen. Vor dem Auswurf des Teils werden sie wieder zurückgezogen. Beim Spritzgießen mit Mehrfachwerkzeugen funktioniert dies nicht.

Außerdem sollten Sie sich gut überlegen, ob Sie manuell eingesetzte oder lose Formeinsätze verwenden. Ein kleiner Metallblock oder ein Formeinsatz lässt sich zwar problemlos in eine Einfachform einsetzen, bei mehreren Formen kann das jedoch zeitaufwändig und teuer werden. 

Sprechen Sie lieber uns an, und entwerfen Sie mit unserer Hilfe eine effizientere Form.

Schauen wir uns jetzt mal das Material an. Es ist ganz einfach: Manche Materialien fließen besser als andere und sind daher besser für Mehrkavitätenformen geeignet. Flüssigsilikon ist ein tolles Beispiel für einen frei fließenden Werkstoff und könnte je nach Funktion des Teils eine gute Wahl sein.

Jetzt möchte ich Ihnen ein bisschen über einen speziellen Typ von Mehrkavitätenwerkzeugen erzählen: Familienwerkzeuge. Hierbei wird die Form verwendet, um verschiedene Komponenten einer mehrteiligen Baugruppe oder mehrere Varianten einer einzigen Komponente in einem einzigen Durchgang herzustellen.  Wenn Sie als Kind schon einmal ein Kunststoffmodell eines Feuer speienden Drachen zusammengebaut haben, dann wissen Sie, wovon ich spreche.

Diese Art des Spritzgießens bringt eigene Herausforderungen mit sich. Ich bin mir sicher, dass wir dieses Thema in einem zukünftigen Video behandeln werden. Kurz gesagt, die Teile müssen eine ähnliche Größe und Geometrie besitzen. Das ist in der Regel mit zusätzlichem Aufwand und höheren Werkzeugkosten verbunden. Wenn Sie größere Produktionsmengen anstreben, könnte es sich lohnen. Anderenfalls könnte es sinnvoll sein, andere Optionen mit Ihrem Anbieter zu prüfen.

Bei all meinen Design-Tipps ging es bisher um die Besonderheiten des Designs von Mehrkavitätenwerkzeugen, dabei gelten die allgemeinen Regeln für das Entwerfen eines Teils für den Spritzguss unverändert. Bei Mehrkavitätenwerkzeugen ist es sogar noch wichtiger, über Formschrägen, Wandstärken, die Werkstoffwahl und die Oberflächenqualität nachzudenken als bei Einfachformen, weil es hier viel schwieriger ist, alles richtig zu machen.

Es lohnt sich, in unsere anderen Insight-Videos reinzuschauen, in denen wir diese und andere Designüberlegungen behandeln.

Mit Mehrkavitätenwerkzeugen können Sie also Ihre Teilekosten senken. Widerstehen Sie aber der Versuchung, Abkürzungen zu nehmen, indem sie das Prototyping überspringen und sich direkt auf Mehrfachformen stürzen. Wenn Sie Teile zuerst in einer Einfachform testen, können Sie Ihren Entwurf prüfen, die Qualität verbessern und mithilfe der richtigen Antwort möglicherweise langfristig Geld sparen.

Wenn Sie Mehrkavitäten-Optionen prüfen möchten, sollten Sie dies uns von Anfang an mitteilen und mit uns zusammenarbeiten, um Fallstricke zu vermeiden.

Das war‘s für diese Woche. Ich verabschiede mich und sage: bis nächsten Freitag!


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