Beim Spritzgießen ist die Wandstärke eines der wichtigsten Designelemente. Die Wahl der richtigen Wandstärke beim Spritzgießen gewährleistet, dass der Hersteller das Aussehen und die Formbarkeit des Teils optimiert. Außerdem wird dadurch die Leistung des Werkzeugs verbessert, was zu niedrigeren Herstellungskosten führt.
Die meisten Hersteller nutzen die Prototyping-Phase, um verschiedene Wandstärken und ihre Auswirkungen auf das resultierende Teil zu testen. Dennoch gibt es einige bewährte Verfahren, die die meisten Hersteller befolgen, um sicherzustellen, dass sie die richtige Wandstärke für das Spritzgießen auswählen. Dieser Artikel befasst sich mit diesen bewährten Verfahren, dem Problem der Wandgleichmäßigkeit und erklärt, warum Gleichmäßigkeit bei der Konstruktion einer Gussform so wichtig ist.
Die Wichtigkeit der Gleichmäßigkeit der Wandstärke beim Spritzguss
Die Gleichmäßigkeit gewährleistet, dass jede für ein Teil verwendete Wand die gleiche Stärke aufweist. Der wichtigste Vorteil ist, dass eine einheitliche Wandstärke die Konsistenz bei der Herstellung mehrerer Teile gewährleistet. Die Hersteller müssen sich keine Gedanken über veränderte Fließ- oder Kühlraten machen, wenn die Schmelze von dicken zu dünnen Wänden wechselt oder umgekehrt. Stattdessen erhalten sie einen gleichmäßigen Durchfluss und eine gleichmäßige Kühlung.
Die Beibehaltung einer gleichmäßigen Dicke verbessert auch die Spannungsverteilung des Teils, minimiert die Schrumpfung und ermöglicht es den Herstellern im Allgemeinen, bei der Herstellung ihrer Gussformen Geld zu sparen.
Was passiert, wenn die Wandstärke beim Spritzguss nicht gleichmäßig ist?
Wenn ein Hersteller keine einheitliche Wandstärke beibehält, muss er bei seiner Konstruktion und der Art und Weise, wie er die Schmelze in die Gussform einspritzt, Schwankungen in der Dicke berücksichtigen. Wird dies nicht beachtet, kann dies zu einer Reihe von Problemen führen.
Verzug kann auftreten, wenn das Teil aufgrund unterschiedlicher Wandstärken eine ungleichmäßige Schrumpfung erfährt. Dies äußert sich in der Regel durch Verdrehungen und Biegungen im Teil.
An den dicksten Abschnitten unebener Wände bilden sich häufig Einfallstellen. Diese kleinen Einfallstellen entstehen, weil die Schmelze nicht vollständig in der Gussform abkühlen kann.
Ungleiche Wandstärken können zu unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten und damit zur Bildung von Fließlinien führen.
Wenn die Schmelze von einem dünnen in einen dicken Abschnitt fließen soll, können kurze Schüsse Probleme verursachen. Ein Kurzschuss entsteht, wenn die Schmelze im dünnen Abschnitt des Werkzeugs vorzeitig abkühlt, so dass sie nicht in den dickeren Abschnitt fließen kann.
Ungleiche Wandstärken führen zu Problemen bei der Kühlung. Die Schmelze in den dickeren Bereichen des Teils braucht länger zum Abkühlen als die in den dünneren Bereichen. Dies kann zu den bereits erwähnten Problemen mit kurzen Schüssen führen. Uneinheitliche Abkühlzeiten können jedoch auch andere optische Fehler verursachen und den Fertigungsprozess verlängern.
Die besten Praktiken für die Auswahl der geeigneten Wandstärke
Es ist nicht immer möglich, eine einheitliche Wandstärke für ein Spritzgussteil zu erhalten. Aber selbst in diesen Fällen können die Hersteller einige bewährte Verfahren anwenden, die Abweichungen berücksichtigen und ihnen helfen, so viel Einheitlichkeit wie möglich zu erreichen.
Die Richtlinien für die Wandstärke des Schmelzmaterials verstehen
Das für die Schmelze verwendete Material spielt eine große Rolle bei der Bestimmung der idealen Wandstärke eines Teils. Jedes Material ist anders, wobei einige geringere Toleranzen für die Wandstärke aufweisen als andere. Im Folgenden finden Sie einen nützlichen Überblick über einige der gängigsten Schmelzmaterialien:
ABS: 1,143 mm - 3,556 mm
Acetal: 0,762 mm - 3,048 mm
Acryl: 0,635 mm - 12,7 mm
Flüssigkristall-Polymer: 0,762 mm - 3,048 mm
Langfaserverstärkte Kunststoffe: 1,905 mm - 27,94 mm
Nylon: 0,762 mm - 2,921 mm
Polycarbonat: 1,016 mm - 3,81 mm
Polyester: 0,635 mm - 3,175 mm
Polyethylen: 0,762 mm - 5,08 mm
Polyphenylensulfid: 0,508 mm - 4,572 mm
Polypropylen: 0,889 mm - 3,81 mm
Polystyrol: 0,889 mm - 3,81 mm
Polyurethan: 2,032 mm - 19,05 mm
Die Einhaltung dieser Empfehlungen gewährleistet, dass der Hersteller Probleme mit der Kühlung und der Durchflussmenge vermeidet.
Wenn die Wandstärke variiert, sollte sie schrittweise angepasst warden
Gleichmäßigkeit ist nicht immer möglich, vor allem wenn einige Bereiche eines Teils dicker sind als andere. In diesen Fällen müssen die Hersteller den Übergang von dick zu dünn oder umgekehrt sorgfältig steuern. Änderungen der Wandstärke sollten schrittweise erfolgen, da plötzliche Änderungen zu Kühlungsproblemen führen können. Das Beispiel des direkten Übergangs von einer dünnen Wand zu einer dicken Wand trifft zu, da dieser plötzliche Wechsel zu den bereits erwähnten kurzen Schüssen führen kann.
Befolgen Sie die besten Praktiken für die Gleichmäßigkeit der Wände
Um eine gleichmäßige Wandstärke zu erreichen, wenden die Hersteller verschiedene bewährte Verfahren an:
Unabhängig von den Abweichungen sollten alle Wände innerhalb des empfohlenen Stärkebereichs für das verwendete Material liegen.
Verwenden Sie Rippen, um hohe Wände zu verstärken.
Bringen Sie Radien an Innenecken an, um diese zu verstärken und die Spannung zu verringern, die zu Verformungen führt.
Vermeiden Sie scharfe Ecken, lange freitragende Bereiche und schlecht konstruierte Vorsprünge.
Achten Sie auf einen gleichmäßigen Luftzug, um unnötige innere Spannungen zu vermeiden. Als Faustregel gilt, dass für jeden Zentimeter der Hohlraumtiefe ein Grad Luftzug verwendet werden sollte.
Verwenden Sie Kernbohrungen oder Zwickel, um Einfallstellen und Schattenbildung zu vermeiden
Intelligente Anpassungen der Geometrie eines Teils können die durch suboptimale Wandstärken verursachten Spannungen abbauen. So kann ein Hersteller beispielsweise Teile in Form von Hanteln entkernen. Diese Technik ähnelt dem Entkernen eines Apfels, da dabei Querschnitte des Materials entfernt werden, während der stabile Kern an Ort und Stelle bleibt. Das Entkernen kann dazu beitragen, Einfallstellen zu vermeiden und den Materialverschleiß zu verringern.
Außerdem werden durch die Verwendung von Zwickeln lange und dünne Wände verstärkt, wie sie beispielsweise für Kistendeckel erforderlich sind. Dies verhindert Schattenbildung, die entsteht, wenn ein Bereich des Teils schneller abkühlt als ein anderer.
Verstehen Sie die wichtigsten Eigenschaften des Materials
Die empfohlene Wandstärke des Materials für das Spritzgießen ist nicht die einzige Überlegung, die ein Hersteller in Bezug auf das Material anstellen muss. Er muss bei der Auswahl des zu verwendenden Materials auch die Eigenschaften des vorgesehenen Produkts berücksichtigen. Zu den Schlüsselfragen für diese Überlegungen gehören:
Kann das Material lackiert werden oder kann der Hersteller der Schmelze vor dem Einspritzen Farbstoffe hinzufügen?
Benötigt das Teil eine hohe Beständigkeit gegen ultraviolettes Licht oder Chemikalien?
Soll das Teil extremen Temperaturen ausgesetzt werden?
Soll sich das Teil bei starker Belastung biegen können?
Wird das Teil in einer elektromagnetischen Umgebung verwendet?
Die Kenntnis der Antworten auf diese Fragen gewährleistet, dass der Hersteller ein geeignetes Schmelzmaterial auswählt. Mit dem ausgewählten Material kann er dann die Konstruktion des Teils an die empfohlene Wandstärke dieses Materials anpassen.
Befolgen Sie die Regel der angrenzenden Wandstärken
Die Regel der angrenzenden Wanddicke besagt, dass die Dicke einer Wand nicht weniger als 40 bis 60 % der angrenzenden Wand betragen sollte. Wird dieser Prozentsatz unterschritten, entstehen dünne Abschnitte eines Teils, bei denen es zu kurzen Schüssen kommen kann.
Darüber hinaus müssen die Hersteller diese Regel befolgen und gleichzeitig die empfohlenen Wandstärken für das Spritzgießmaterial einhalten.
Probleme mit der Wand vermeiden
Beim Spritzgießen gibt es für einen Hersteller viele Aspekte zu beachten. Die Wandstärke ist einer der wichtigsten Punkte, da plötzliche Abweichungen in der Dicke zu optischen und strukturellen Mängeln führen können. Ideal ist eine gleichmäßige Wandstärke. Wenn dies nicht möglich ist, muss der Hersteller die Herstellbarkeit berücksichtigen, indem er die in diesem Artikel beschriebenen bewährten Verfahren zur Berücksichtigung von Wandstärkenschwankungen anwendet.
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