In diesem Beitrag erfahren Sie, was Sie bei der Spritzgusswerkzeugkonstruktion unbedingt beachten sollten. Ein Spritzgusswerkzeug ist eine Dauerform, welche man zur Herstellung von Bauteilen mit Hilfe einer Spritzgießmaschine verwendet. Dieses Werkzeug besteht üblicherweise aus Metall und erzeugt das Werkstück über einem Hohlraum, welcher die Struktur der Oberfläche sowie die Form des benötigten Bauteils abbildet. In der Kunststoffverarbeitung und gerade im Kunststoffspritzen ist das dynamische Wachstum dieses Produktionsverfahrens in der heutigen Zeit am größten.
Mit Hilfe dieses Verfahrens erzeugen Hersteller von Kunststoffteilen heutzutage kostengünstig große Stückzahlen eines Bauteils. Das Werkzeug an sich ist hierbei der kostspieligste Punkt. Einerseits ist die Schwelle der Wirtschaftlichkeit dadurch selbst bei unkomplizierten Werkzeugen erst bei einigen tausend Bauteilen erreicht. Andererseits können die Werkzeuge bis zum Erreichen ihrer Verschleißgrenze jedoch bis zu einigen Millionen von Bauteilen herstellen. Das Verwenden von ein und demselben Werkzeug vergünstigt also bei großen Stückzahlen somit die Herstellungskosten.
Das Spritzgusswerkzeug wird bei dem Verfahren des Spritzgießens mit erhitztem, flüssigem Kunststoff unter hohem Druck gefüllt. Direkt danach kühlt der Kunststoff ab und härtet im Spritzgießwerkzeug aus. Nach dem Abkühlen erfolgt schließlich im Anschluss das entnehmen bzw. auswerfen des Formteils aus dem Werkzeug . Das Spritzgießwerkzeug fungiert dabei als Kernelement, denn in diesem Prozess des Verfahrens ist es das Werkzeug selbst, was den flüssigen Kunststoff und immer öfter auch den Verbund mit festen, zusätzlichen Teilen in die endgültige Form bringt. Das Spritzugssverfahren ermöglicht somit die Herstellung komplexer unterschiedlicher Bauteile mit verschiedensten Formen mit unterschiedlichsten Größen und Bauteilgewichten. Diese reichen von ein paar zehntel Gramm bis zu hundertfünfzig Kilogramm. Die Konstruktion von Spritzgusswerkzeugen wird in der Wirtschaft immer beliebter, da Serienanfertigungen wesentlich effizienter realisierbar sind.
Materialien für die Konstruktion von Spritzgusswerkzeugen
Die Konstruktion eines Spritzgusswerkzeugs wird üblicherweise in Stahl ausgeführt. Dabei sollten die Werkzeuge aus verschleißfesten Stoffen wie zum Beispiel vergütetem oder gehärtetem Werkzeugstahl bestehen. Auch Hartmetalle finden für die Konstruktion von Spritzgusswerkzeugen häufig Anwendung. Wichtig ist, dass die Materialien größtenteils verschleißfrei sind, da eine Werkzeugkonstruktion für Spritzgussbauteile nur dann effizient ist, wenn das Werkzeug lange hält.
Im Stahlformenbau und somit auch bei Spritzgusswerkeugen wird in der Regel zwischen Wechselformen, Backenformen und Standardformen unterschieden. Die Standardformen eignen sich sehr gut für eine vielfältige Anwendung und bieten bei Beginn der Konstruktion des Spritzgusswerkezugs eine gute Orientierungshilfe. So eignen sich die Backenformen beispeilsweise für Bauteile, welche einen großen Hinterschnitt haben. Prototypen und Kleinserien in der Konstruktion mit Spritzguss werden mit Wechselformen hergestellt. Dieses Basiswissen und unsere jahrzehntelange Erfahrung sind für uns deshalb wichtig, um die geeignete Form für Ihr Spritzgussprojekt zu entwickeln.
Herausforderungen der Spritzgusswerkzeugkonstruktion
Spritzgusswerkzeuge eignen sich optimal für die Serienherstellung, da sie ohne allzu großen Aufwand eine Fertigung großer Mengen an Bauteilen innerhalb kürzester Zeit ermöglichen. Hohen Stückzahlen führen dabei entsprechend zur Einsparung von Herstellungskosten. Dies ist jedoch nur der Fall, wenn das Spritzgusswerkeug zu Prozessbeginn richtig entwickelt, dimensioniert und getestet wurde. Die richtige Auslegung und Funktionsweise eines Werkzeugs überprüfen wir unter Anderem auch durch entsprechende Simulationen. Dies können Moldflow- Simulationen zur Analyse des Spritzgussprozesses selbst, aber auch Finite- Elemente- Simulationen zur Ermittlung der Kräfte und Verformungen unter Last auf das Spitzugsswerkzeug sein.
Da die Formen während der Bauteilfertigung stetig hohen Belastungen ausgesetzt sind, ist eine dauerfeste Auslegung bei der Konstruktion des Spritzwerkzeugs in jedem Fall zu berücksichtigen. Jahrelange Erfahrung, die richtigen Tools und das entsprechende prozessbezogene Fachwissen machen uns daher für Ihre Produktionsplanung zum richtigen Ansprechpartner.
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