Häufige Fehler im Spritzgussformdesign und wie man sie vermeiden kann

Ungleichmäßige Wanddicke: Ursachen, Folgen und Lösungen

Phänomen: Verzug, Einsinkstellen und Hohlräume aufgrund inkonsistenter Wanddicke

Unterschiedliche Wandstärken gehören zu den häufigsten Problemen beim Spritzgussform-Design und führen oft zu Verzug, lästigen Einsinkstellen und störenden Hohlräumen. Dickere Partie benötigen im Vergleich zu dünneren Bereichen mehr Zeit zum Abkühlen, was innere Spannungen im Material verursacht. Diese Spannungen führen zu Verzug, bei dem sich die Maße verändern, während das Material aushärtet. Einsinkstellen erscheinen als kleine Dellen auf Oberflächen, da dickere Stellen während der Abkühlung stärker schrumpfen. Hohlräume entstehen, wenn Luft in diesen dickeren Bereichen eingeschlossen wird. All diese Probleme beeinträchtigen sowohl die Festigkeit des Bauteils als auch dessen Optik, was zu mehr Ausschuss und höheren Herstellungskosten führt. Laut Berichten aus der Branche sind etwa 45 % der optischen Mängel bei spritzgegossenen Teilen auf ungleichmäßige Wandstärken in verschiedenen Bereichen der Form zurückzuführen.

Prinzip: Gleichmäßige Wandstärke für ein ausgewogenes Abkühlen und Materialfluss

Die richtige Wanddicke ist bei Spritzgussverfahren von großer Bedeutung. Wenn die Wände überall gleichmäßig dick sind, kühlt sich das Kunststoffmaterial gleichmäßiger ab und fließt reibungslos durch die Form. Dadurch lassen sich Probleme wie Verzug oder lästige Spannungsrisse, die nach der Produktion auftreten, vermeiden. Zudem füllt sich die Form besser, wenn die Dicke in allen Bereichen konsistent ist, wodurch Strömungsprobleme, die zu Schwachstellen führen könnten, vermieden werden. Die meisten Hersteller streben Wanddicken von etwa 1,2 bis 3 Millimetern an, wobei niemand Abschnitte möchte, deren Dicke sich um mehr als etwa ein Viertel unterscheidet. Dieser Unterschied wirkt sich erheblich auf den Ablauf in der Fertigung aus. Bauteile mit einheitlichen Wanddicken verkürzen die Zykluszeiten in der Regel um rund 30 Prozent und reduzieren zudem deutlich die Fehlerquote, manchmal um die Hälfte im Vergleich zu Teilen mit stark variierenden Wanddicken.

Fallstudie: Neugestaltung eines Kunststoffgehäuses zur Beseitigung von optischen Mängeln

Ein Unternehmen, das Unterhaltungselektronik herstellt, hatte große Probleme mit Senkstellen und Verzug an den Kunststoffgehäusen, da die Wandstärken stark variierten – von nur 1,5 mm bis hin zu 4,2 mm. Diese ungleichmäßige Abkühlung verursachte erhebliche Produktionsprobleme, darunter eine viel zu hohe Ausschussrate und längere Zykluszeiten als normal. Das Ingenieurteam löste das Problem, indem es das Bauteil mit einer einheitlichen Wandstärke von 2 mm neu gestaltete und gezielt Auskernungen hinzufügte, die zusätzliche Festigkeit boten, ohne das gesamte Teil schwerer zu machen. Nach diesen Änderungen verschwanden die lästigen Senkstellen vollständig, der Verzug verringerte sich um etwa 85 %, und die Zykluszeit konnte um nahezu ein Viertel reduziert werden. Im Rückblick war klar, dass die Optimierung der Wandstärken mehrere Qualitätsprobleme gleichzeitig beseitigte und den gesamten Fertigungsprozess effizienter machte.

Strategie: Auskernungen und schrittweise Übergänge zur Behandlung dickerer Abschnitte

Konstrukteure greifen häufig auf Aussparungen und schrittweise Übergänge zurück, wenn eine gleichmäßige Wandstärke aus verschiedenen Gründen nicht erreichbar ist. Aussparungen entfernen im Grunde überschüssiges Material aus besonders dicken Stellen, verstärken diese jedoch durch Verrippungen, anstatt sie einfach hohl zu lassen, sodass die Bauteile stabil bleiben. Das Ergebnis? Leichtere Teile, die sich besser abkühlen und weniger anfällig für jene lästigen Senkeffekte sind, die wir alle vermeiden möchten. Bei Übergängen zwischen unterschiedlichen Wandstärken bevorzugen die meisten Ingenieure ein Neigungsverhältnis von 3:1, da dies fließende Übergänge ermöglicht, ohne plötzliche Sprünge, die Luftblasen einschließen oder Spannungskonzentrationen in kritischen Bereichen verursachen könnten. Diese Methoden tragen dazu bei, dass die Fertigungsprozesse auch bei komplexen Geometrien reibungslos ablaufen. Laut Branchendaten reduzieren Unternehmen dabei üblicherweise den Materialverbrauch um etwa 15 bis 25 Prozent und erhalten gleichzeitig deutlich qualitativ hochwertigere Bauteile.

Trend: Einsatz von Spritzguss-Simulationssoftware zur Optimierung der Wandgestaltung

Die Simulation von Spritzgussverfahren hat die Art und Weise, wie wir die Optimierung der Wanddicke in der Fertigung angehen, wirklich verändert. Die neuesten Systeme können vorhersagen, wie sich Materialien bewegen, Abkühlraten verfolgen und potenzielle Fehlerquellen lange vor Beginn der eigentlichen Werkzeugherstellung erkennen, wodurch Ingenieure verschiedene Wandkonfigurationen virtuell testen können. Wenn Experten mehrere Designoptionen direkt vergleichen, finden sie oft Lösungen, die sowohl den Festigkeitsanforderungen als auch den Produktionsbeschränkungen gerecht werden. Branchenberichten zufolge reduzieren Unternehmen, die diese Simulationen nutzen, Probleme mit der Wanddicke um etwa 70 Prozent und bringen Produkte rund 40 Prozent schneller auf den Markt als bei herkömmlichen Methoden. Die meisten zukunftsorientierten Hersteller betrachten Simulationen mittlerweile als unverzichtbar im gesamten Entwicklungsprozess, obwohl noch Verbesserungspotenzial besteht, da neue Technologien in diesem sich schnell entwickelnden Bereich ständig hinzukommen.

Abschrägungswinkel und Eckenradien: Vermeidung von Auswerfproblemen und Spannungspunkten

Phänomen: Klemmende Teile und Oberflächenrisse aufgrund unzureichender Auszugsschräge

Wenn Teile in den Formen klemmen oder beim Auswerfen Risse zeigen, liegt das gewöhnlich an einer falschen Neigungswinkelgestaltung. Das Problem verschärft sich bei zu geringer Konizität, da das Bauteil zu stark an den Formwänden reibt, insbesondere bei tieferen Abschnitten oder solchen mit strukturierter Oberfläche. Betrachtet man die Situation in Produktionsstätten der Branche, stammen etwa 15 von 100 ausgeschlossenen Spritzgussteilen aus Auswurfproblemen, wobei ungefähr zwei Drittel dieser Fälle auf eine mangelhafte Neigungsschrägenkonstruktion zurückzuführen sind. Dies wird besonders bei strukturierten Oberflächen problematisch, die etwa 3 bis 5 Grad Neigungswinkel benötigen, im Vergleich zu nur 1 oder 2 Grad bei glatten Oberflächen. Die korrekte Auslegung ist für Hersteller von großer Bedeutung, um kostspielige Produktionsausfälle und Qualitätskontrollprobleme später zu vermeiden.

Prinzip: Rolle von Neigungswinkeln und Rundungen bei der Fertigbarkeit

Abschrägungswinkel, jene gezielten Abschrägungen an senkrechten Wänden, erleichtern das Entfernen von Teilen aus Formen erheblich, da durch sie weniger Oberfläche in Kontakt steht und somit Reibungsprobleme vermieden werden. Die meisten Fachleute der Branche empfehlen, mit etwa 1 Grad Winkel pro Zoll Tiefe des ins Werkzeug eintretenden Teils zu beginnen, obwohl einige Bereiche steilere Winkel wie 3 Grad oder sogar mehr benötigen, insbesondere bei problematischen Stellen oder strukturierten Oberflächen. Eckradien oder Rundungen wirken ähnlich, betreffen aber Kanten statt Seiten. Scharfe Ecken sind praktisch Probleme, die nur darauf warten, aufzutreten, da sie Spannungspunkte erzeugen und den Materialfluss durch den Formhohlraum behindern. Wenn Ecken abgerundet sind, lösen sich die Teile leichter und beschädigungsfrei beim Auswerfen. Zudem sorgen diese abgerundeten Kanten dafür, dass die Form gleichmäßiger gefüllt wird, und erhöhen letztendlich die Festigkeit des Endprodukts.

Fallstudie: Verbesserung der Auswerfung von Automobilzieren durch optimierte Radien

Ein Hersteller von Automobilteilen hatte ständig Probleme mit seinen Innenausstattungskomponenten. Während der Produktion traten fortwährend Oberflächenkratzer auf, und es gab zahlreiche ungeplante Ausfallzeiten, die Geld kosteten. Bei Betrachtung des ursprünglichen Formdesigns wurde klar, warum es nicht gut funktionierte. Die Konstrukteure hatten für die stark strukturierten Bereiche lediglich einen Neigungswinkel (Draft) von 0,5 Grad vorgesehen, zusätzlich befanden sich viele scharfe innere Ecken im Bauteil. Als man zur Neukonstruktion überging und sicherstellte, dass alle Flächen einen einheitlichen Draft von 3 Grad aufwiesen und die Ecken mit Radien von 1,5 mm abgerundet wurden, geschah etwas Interessantes. Die Auswerbekräfte sanken plötzlich um etwa 40 Prozent, was weniger Beanspruchung der Ausrüstung bedeutete. Auch die Ausschussrate brach drastisch ein und fiel von rund 12 % auf unter 2 %. Über die Behebung der unmittelbaren Probleme hinaus verbesserte die neue Geometrie tatsächlich die Kunststoffflussführung in der Gussform. Hässliche Fließlinien auf den fertigen Teilen gehörten der Vergangenheit an, und am besten war, dass die zusätzlichen Nachbearbeitungsschritte, die bisher Zeit und Kosten verursachten, nun entfallen konnten.

Strategie: Standardentwurfsrichtlinien nach Material und Oberflächenfinish

Die Verwendung standardmäßiger Abschrägungswinkel entsprechend dem verwendeten Material und der erforderlichen Oberflächenbeschaffenheit – ob glatt oder rau – kann lästige Auswerfprobleme verhindern, bevor sie in der Produktion zu Kopfschmerzen führen. Glatte Oberflächen benötigen üblicherweise etwa 1 Grad Abschrägung pro Zoll Tiefe, bei strukturierten Oberflächen sind hingegen zwischen 3 und 5 Grad erforderlich, abhängig von der Ausprägung der Struktur. Die meisten gängigen technischen Kunststoffe wie ABS-Kunststoff und Polycarbonat funktionieren gut mit Abschrägungen zwischen 1 und 2 Grad. Flexible Materialien benötigen oft etwas mehr Spielraum, sodass zusätzliche Freistellung hilft, dass sie problemlos ausgestoßen werden können, ohne festzuklemmen. Stellen Sie sicher, dass alle Abschrägungswinkel parallel zur eigentlichen Trennebene der Form verlaufen, damit alles gleichmäßig herauskommt und sich nicht an einer Seite verhakt. Auch innere Ecken sollten erwähnt werden – durch eine Abrundung mit einem Radius von etwa einem halben bis einem vollen Millimeter lassen sich Spannungspunkte deutlich reduzieren und die Schmelze fließt besser in den Formhohlraum.

Steg- und Versteifungsdesign: Ausgewogenheit zwischen Festigkeit und optischer Integrität

Phänomen: Senkstellen und unzureichende Stützwirkung durch schlecht gestaltete Stege

Schlecht gestaltete Stege verursachen häufig jene lästigen Senkstellen, die wir alle an Kunststoffteilen sehen, und schwächen zudem die Struktur. Wenn der Steg dicker als etwa die Hälfte der Wanddicke ist, kühlt er langsamer ab als der Rest des Bauteils. Dieser Unterschied führt dazu, dass sich das Material beim Abkühlen nach innen zieht und diese unschönen Dellen auf der Oberfläche erzeugt. Kurze Stege, solche, die zu weit auseinander liegen, oder unzureichend abgestützte erfüllen ihre Funktion einfach nicht richtig. Teile, die so hergestellt werden, neigen dazu, sich leicht zu verbiegen oder sogar unter Belastung zu brechen. Für Produkte, bei denen das Erscheinungsbild wichtig ist und die Funktionalität im Vordergrund steht, können diese Probleme für Hersteller, die Qualitätsstandards einhalten möchten, ernsthafte Schwierigkeiten bedeuten.

Prinzip: Optimale Verhältnisse von Stegdicke, -höhe und Basisradius

Die richtige Auslegung der Versteifungsrippen erfordert die Einhaltung bestimmter geometrischer Regeln. Für die meisten Anwendungen funktionieren Rippen am besten, wenn sie etwa 40 bis 60 Prozent der Dicke der Hauptwand betragen. Bei glänzenden Oberflächen ist es vorteilhaft, sich dem Wert von 40 % anzunähern, um störende Einsinkstellen besser verbergen zu können. Was die Höhe betrifft, sollte man nicht mehr als das 2,5- bis 3-fache der Wanddicke überschreiten, da andernfalls Probleme beim Füllen auftreten und die Bauteile während der Produktion verziehen werden können. Ein kleiner Radius an der Basis (etwa ein Viertel bis die Hälfte der Wanddicke) macht einen großen Unterschied bei der Verteilung von Spannungen und verhindert spätere Risse. Vergessen Sie auch nicht, einen Entformungswinkel einzuplanen – zwischen einem halben und eineinhalb Grad ist ideal, um eine saubere Entnahme der Teile aus der Form zu gewährleisten. All diese Abmessungen sind wichtig, da sie beeinflussen, wie gleichmäßig die Bauteile abkühlen, wie das Material in die Form fließt und letztlich den optimalen Kompromiss zwischen Festigkeit und Gewichtseffizienz ermöglichen.

Strategie: Zu dicke Versteifungen vermeiden, um innere Fehler zu verhindern

Anstatt einfach dickere Rippen für zusätzliche Festigkeit zu verwenden, empfehlen erfahrene Konstrukteure oft mehrere dünnere Rippen, die etwa 2 bis 3 Mal die Wanddicke voneinander entfernt liegen. Dieser Ansatz verteilt die Last besser über das Bauteil und sorgt gleichzeitig während der Produktion für konsistente Abkühlraten. Bei der Arbeit mit Aufsätzen (Bosses) streben die meisten Fachleute Wanddicken von etwa 60 bis 80 % der Standarddicke an und verstärken diese dann gezielt durch Versteifungen oder verbindende Rippen. Kernausbrüche sind eine weitere sinnvolle Technik, um überschüssiges Material in diesen dickeren Bereichen zu reduzieren, wodurch nicht nur die Zykluszeiten verkürzt, sondern auch das Risiko von Senkstellen minimiert wird. Vor der endgültigen Festlegung von Konstruktionsentscheidungen hat sich heutzutage die Durchführung von Simulationen mithilfe spezialisierter Software als Standard etabliert. Diese Programme können potenzielle Probleme bereits vor der eigentlichen Werkzeugfertigung erkennen und ermöglichen es Ingenieuren, Fehler anhand virtueller Spritzguss-Tests zu beheben. Das Ergebnis? Bauteile, die optisch einwandfrei sind und gleichzeitig langfristig strukturell stabil bleiben.

Untergrate, Trennlinien und Angussplatzierung: Komplexität und Fluss steuern

Phänomen: Unnötige Seitenkernziehungen und hohe Werkzeugkosten aufgrund schlechter Planung von Untergraten

Wenn jemand Untergrate nicht richtig plant, führt das zu erheblichen Problemen bei der Formenkomplexität und treibt die Kosten stark in die Höhe. Meistens benötigt jeder Untergrat eine Art Seitenkernzug-Mechanismus im Werkzeug. Diese zusätzlichen Bauteile können die Kosten um etwa 15 % bis sogar 30 % pro Element erhöhen. Außerdem dauert es länger, diese Mechanismen in das System einzubauen, sie erfordern mehr Wartungsaufwand im Laufe der Zeit und machen die Gesamtkonstruktion generell anfälliger für Ausfälle. Deshalb versuchen erfahrene Konstrukteure, potenzielle Probleme mit Untergraten bereits in den frühen Phasen des Designs zu erkennen. Wenn man diese Aspekte frühzeitig klärt, trägt das langfristig dazu bei, die Produktion kostengünstig und zuverlässig zu halten.

Prinzip: Strategische Auswahl der Trennlinie zur Vereinfachung des Formendesigns

Die Position der Trennlinie ist bei der Konstruktion von Formen von großer Bedeutung, da sie im Wesentlichen den Bereich angibt, an dem sich die beiden Hälften voneinander lösen. Wenn Designer diese Linie entlang der natürlichen Kurven des jeweiligen Bauteils anordnen, können sie oft störende Unterschnitte vermeiden, die in der Produktion erhebliche Probleme verursachen. Dadurch werden weniger Seitenauszüge benötigt, was Zeit und Kosten bei der Werkzeugherstellung spart. Eine korrekte Ausrichtung macht ebenfalls einen großen Unterschied: Die Angüsse funktionieren effizienter, die Kühlung arbeitet ordnungsgemäß, und die Bauteile lassen sich problemlos aus der Form auswerfen. All diese Faktoren tragen zu einem stabileren Herstellungsprozess bei und führen letztendlich zu hochwertigeren Komponenten, die konsequent den Spezifikationen entsprechen.

Fallstudie: Eliminierung von Unterschnitten bei einem Gehäuse für Unterhaltungselektronik

Ein Unternehmen der Unterhaltungselektronik hat kürzlich ein Gehäuse für ein Produkt überarbeitet, das mehrere Seitenkernmechanismen benötigte, nur um die Einrastfunktionen korrekt funktionieren zu lassen. Als das Ingenieurteam die Trennlinie des Bauteils verlegte und die eigentliche Form der Verriegelungen anpasste, gelang es, alle Unterschneidungen vollständig zu eliminieren. Was bedeutete das? Die Werkzeugkosten sanken um etwa 40 Prozent, die Teile konnten während der Produktion deutlich gleichmäßiger ausgestoßen werden, und jeder Fertigungszyklus dauerte zudem rund 12 % weniger. Das Beste daran? Keine dieser Verbesserungen ging zu Lasten der eigentlichen Funktion des Produkts. Diese Art der Neukonstruktion zeigt genau, warum durchdachte Änderungen im Produktdesign einen entscheidenden Unterschied machen können, wenn es darum geht, Produkte effizient herzustellen, ohne dabei Kompromisse bei der Qualität einzugehen.

Phänomen: Schweislinien, Spritzstrahlung und Fließfehler aufgrund einer ungeeigneten Angussoptimierung

Wenn Tore während des Formgebungsprozesses nicht korrekt positioniert sind, treten regelmäßig mehrere Probleme auf, darunter störende Schweislinien, Strahlungseffekte und Teile, die einfach nicht vollständig gefüllt werden. Schweislinien entstehen dort, wo sich unterschiedliche Ströme geschmolzenen Materials nach dem Umfließen eines Hindernisses vereinigen, wodurch Bereiche entstehen, die schwächer sind als vorgesehen und unter Belastung leicht reißen können. Die sogenannte Strahlströmung (Jetting) ist ein weiteres Problem. Sie tritt auf, wenn heißer Kunststoff mit hoher Geschwindigkeit in den Formhohlraum eindringt, anstatt sich gleichmäßig auszubreiten, was sichtbare Oberflächenfehler an den fertigen Produkten hinterlässt. Solche Fertigungsfehler führen meist zu Ausschuss oder kostspieliger Nacharbeit, was sich negativ auf Produktionsbudgets und -zeiträume auswirkt.

Prinzip: Torart, Lage und Heißkanalsysteme für eine optimale Füllung

Die Wahl zwischen verschiedenen Gattertypen wie Kanten-, U-Boot- oder Nadeltor hängt stark von der Geometrie des Bauteils und der Bedeutung der Oberflächenqualität für das Endprodukt ab. Heißkanalsysteme haben an Beliebtheit gewonnen, da sie während des gesamten Prozesses eine gleichmäßige Temperatur aufrechterhalten und gleichzeitig Materialabfall reduzieren, weil die Läufe geschmolzen bleiben. Bei der Platzierung der Gatter müssen Hersteller darauf achten, eine gleichmäßige Füllung der Form zu erreichen, den Kunststoffflussweg so kurz wie möglich zu halten und Bereiche mit hoher struktureller Beanspruchung zu vermeiden. Eine optimale Auslegung sorgt dafür, dass das Material alle Ecken der Form vollständig ausfüllt, was zu geringerer Spannungsansammlung im fertigen Bauteil führt und somit die Gesamtqualität verbessert, sodass die Spezifikationen eingehalten werden.

Strategie: Minimierung der Gatterrückstände auf sichtbaren Oberflächen

Um die lästigen Angussmarken zu minimieren, ist es empfehlenswert, Angüsse in Bereichen anzubringen, wo sie später nicht sichtbar sind. Tunnel- oder Unterschnittangüsse eignen sich hier hervorragend, da sie nahezu keine Spuren hinterlassen und beim Auswerfen des Bauteils sauber abbrechen. Bei Bauteilen, die optisch anspruchsvoll sein müssen, sind Ventilangüsse die bessere Wahl, da sie eine deutlich genauere Kontrolle darüber bieten, wann der Anguss verschließt und wie sauber die endgültige Markierung aussieht. Auch die Art des Kunststoffs spielt eine Rolle. Manche Materialien lösen sich einfach besser vom Anguss als andere. Deshalb kann es helfen, bereits in der frühen Entwurfsphase mit den Materiallieferanten zu sprechen, um später auftretende Probleme zu vermeiden. Niemand möchte erst im letzten Moment feststellen, dass das gewählte Polymer trotz sorgfältiger Planung unschöne Angussnarben hinterlässt.

Entlüftung, Toleranzen und Werkstoffauswahl: Abschließende Prüfung der Herstellbarkeit

Phänomen: Unvollständige Füllung und Lufteinschlüsse aufgrund unzureichender Entlüftung

Unzureichende Belüftung verursacht unvollständige Füllungen und Luftfallen, wobei eingeschlossene Gase das vollständige Füllen des Hohlraums blockieren oder Blasen und Brandspuren erzeugen. Eine interne Studie aus dem Jahr 2023 eines großen Herstellers ergab, dass 65 % der optischen Fehler auf schlechte Belüftung zurückzuführen waren, was die Bedeutung einer ordnungsgemäßen Belüftung für vollständige, hochwertige Füllungen unterstreicht.

Prinzip: Richtige Entlüftungstiefe und -platzierung basierend auf dem Materialverhalten

Gute Ergebnisse bei Lüftungsöffnungen hängen vor allem davon ab, die richtige Tiefe zu wählen und sie dort anzubringen, wo sie am effektivsten wirken. Die meisten Anwender stellen fest, dass eine Tiefe von etwa 0,015 bis 0,025 Millimetern für herkömmliche Thermoplaste geeignet ist, wobei dickere Materialien wie Polycarbonat etwas tiefere Lüftungen erfordern. Auch die Platzierung ist entscheidend. Fachleute empfehlen, Lüftungen dort anzubringen, wo das Material zuletzt ankommt, typischerweise an den entferntesten Enden der Füllwege oder in schwierigen kleinen Hohlräumen der Form. Genauso wichtig sind die Landeabschnitte. Diese sollten zwischen 1,5 und 2 Millimeter lang sein, um unerwünschte Gratbildung zu verhindern, gleichzeitig aber eine ordnungsgemäße Entlüftung während des Einspritzvorgangs zu gewährleisten. Diese kleine Feinheit macht einen großen Unterschied bei der Qualität des fertigen Bauteils.

Strategie: Mikrolüftungen und Überlaufbereiche in hochriskanten Zonen

Bei komplexen oder empfindlichen Formen funktionieren Mikroentlüftungen mit einer Tiefe von etwa 0,005 bis 0,010 mm sehr gut, da sie die Luft entweichen lassen, ohne dass es zu Undichtigkeiten kommt. Die Überlaufmulden nehmen das Material auf, während es sich vorwärts bewegt, bevor es den Hauptströmungsbereich erreicht, wodurch die eingeschlossene Luft gezielt zu den Hauptentlüftungsstellen befördert wird. Gießsimulationen zeigen, dass diese Methoden zusammen die lästigen Brandflecken und unvollständigen Füllungen um etwa 40 Prozent reduzieren können. Die meisten Formbauer, die anspruchsvolle Projekte bearbeiten, haben festgestellt, dass dieser Ansatz in der Praxis deutlich besser funktioniert als alternative Lösungen.

Herausforderung: Abstimmung der Materialeigenschaften mit den Maßtoleranzen

Die Anpassung des Schrumpfverhaltens von Materialien an die Toleranzanforderungen ist eine große Konstruktionsherausforderung. Teilkristalline Materialien wie Nylon können aufgrund der molekularen Umordnung beim Abkühlen bis zu 2,5 % schrumpfen, während amorphe Harze wie ABS typischerweise unter 0,6 % schrumpfen. Diese Unterschiede erfordern eine sorgfältige Toleranzkettenanalyse, um eine korrekte Passform in montierten Produkten sicherzustellen.

Strategie: Zusammenarbeit mit Lieferanten und Nutzung von DFM-Checklisten

Die enge Zusammenarbeit mit Materiallieferanten verschafft Herstellern wichtige Einblicke, wie sich Werkstoffe während der Verarbeitung verhalten. Bei guter Kommunikation zwischen den Parteien stehen Informationen über Dinge wie Schwindraten, thermische Eigenschaften und empfohlene Formeinstellungen zur Verfügung. In Kombination mit geeigneten Design-for-Manufacturability-(DFM)-Checklisten können Unternehmen systematisch jeden Aspekt des Entwicklungsprozesses prüfen. Gemeint sind beispielsweise Entformungswinkel, Versteifungsrippenanordnung, Entlüftungspositionen und Toleranzvorgaben. Auch die Zahlen erzählen eine interessante Geschichte: Laut Branchenberichten benötigen Produkte, die eine formelle DFM-Prüfung durchlaufen haben, im weiteren Verlauf etwa 30 Prozent weniger technische Änderungen. Und in rund 85 von 100 Fällen bestehen diese Produkte den ersten Formtest erfolgreich, ohne dass umfangreiche Nachjustierungen erforderlich wären.