Design für die Fertigung

Beim Design for Manufacturing (DFM) geht es darum, ein Produkt so zu entwerfen, dass die Fertigungseffizienz der für seine Herstellung verwendeten Anlagen und/oder Verfahren optimiert wird, um die geringstmöglichen Stückkosten bei höchstmöglicher Qualität zu erzielen. Der wichtigste Grund für die Integration von DFM in die Herstellung eines Kunststoffspritzgussprodukts ist, dass 70 % der Herstellungskosten durch Konstruktionsentscheidungen bestimmt werden können.

DFM erfordert die Wahl des richtigen Fertigungsverfahrens für ein Teil oder Produkt, Investitionen in verschiedene Technologien, die Anwendung modernster Konstruktionsprinzipien (siehe unten) und die Auswahl der richtigen Materialien mit den richtigen Eigenschaften, um die von Ihren Kunden und Interessenten geforderte Konsistenz und Qualität zu gewährleisten.

DFM ist ein wesentlicher Bestandteil einer weiteren Kundenforderung: die Senkung der Herstellungs- und Montagekosten. Ein einfacher Blick auf die Art und Weise, wie dies erreicht wird, wird im Folgenden vorgestellt. Wenn ein DFM-Plan am Schreibtisch fertiggestellt wird, sollte es sich jedoch um ein technisches Dokument handeln, das sich auf ein "genau richtiges" Gleichgewicht von Qualität und Kosten konzentriert.

Die komplizierte Herstellung von Kunststoffkomponenten kann entmutigend sein, mit vielen Herausforderungen und hohen Kosten verbunden sein. Die Anwendung solider DFM-Grundsätze (Design for Manufacturing) kann den Prozess jedoch erheblich vereinfachen und die Kosten senken. Im Folgenden finden Sie 13 strategische Richtlinien für die fertigungsgerechte Konstruktion, die auf die Produktion von Kunststoffteilen zugeschnitten sind und Ihnen helfen, Schwierigkeiten zu vermeiden, Kosten zu senken und Ihre Fertigungskette zu optimieren.

1. DFM im Kunststoffspritzguss reduziert Kosten und Markteinführungszeit

   Die Umsetzung von DFM-Prinzipien beim Kunststoffspritzguss von Anfang an senkt nicht nur die Kosten, sondern verkürzt auch die Zeit bis zur Marktreife. Ein frühzeitiger Beginn des DFM, noch bevor mit dem Werkzeugbau begonnen wird, ermöglicht es Ihnen, potenzielle Fallstricke im Konstruktionsprozess zu erkennen und sowohl Zeit als auch Ressourcen zu sparen.

2. Alle an einen Tisch bringen, um den Entwurf zu hinterfragen

   Die Entwicklung eines erfolgreichen Produkts erfordert einen interdisziplinären Ansatz. Dies bedeutet, dass Ingenieure, Designer, Auftragshersteller, Formenbauer und Materiallieferanten zusammengebracht werden müssen. Jede Partei bringt eine einzigartige Perspektive ein, und ihre gemeinsamen Erkenntnisse können dazu beitragen, den Entwurf im Hinblick auf eine bessere Herstellbarkeit zu prüfen und zu verfeinern.

3. Design zur Reduzierung der Gesamtzahl der Teile

   Jedes Bauteil in einem Entwurf erhöht die Komplexität und die Kosten. Wenn Sie Ihren Entwurf so optimieren, dass die Gesamtzahl der Teile reduziert wird, können Sie den Fertigungsprozess erheblich rationalisieren und Material- und Arbeitskosten sparen.

4. Bauen Sie es modular auf

   Der modulare Aufbau fördert die Flexibilität und die Leichtigkeit der Montage, Reparatur und Aufrüstung. Sie ermöglicht die Austauschbarkeit von Teilen, verkürzt die Produktionszeit und senkt die Gesamtkosten der Herstellung.

5. Begrenzung der Anzahl der erforderlichen Maschinenoperationen

   Jeder Maschinenvorgang birgt die Gefahr von Fehlern und trägt zu den Gesamtkosten bei. Die Begrenzung der Anzahl der Maschinenvorgänge durch eine effiziente Konstruktion kann den Produktionsprozess verbessern, den Ausschuss reduzieren und potenzielle Ausfallzeiten minimieren.

6. Verwendung von Standardkomponenten

   Standardkomponenten sind leicht erhältlich, billiger und erfordern keine Sonderanfertigung. Wenn Sie sie in Ihre Konstruktion einbeziehen, können Sie die Kosten drastisch senken und die Montage und Wartung vereinfachen.

7. Teile so konstruieren, dass sie multifunktional sind

   Multifunktionale Teile können mehr als eine Aufgabe erfüllen, wodurch sich die Anzahl der für einen Entwurf erforderlichen Komponenten verringert. Dieser Ansatz vereinfacht nicht nur die Herstellung, sondern erhöht auch die Funktionalität und den Wert des Produkts.

8. Designteile für Mehrfachverwendung

   Teile, die für mehrere Verwendungszwecke konzipiert sind, können in verschiedenen Produktlinien eingesetzt werden, was die Fertigungseffizienz erhöht und die Lagerkosten senkt. Dieses Prinzip trägt auch zu einem nachhaltigeren Design bei, da weniger Abfall anfällt.

9. Einfaches Design für die Herstellung

   Die einfache Herstellung sollte ein Hauptziel im Designprozess sein. Einfache Formen und Entwürfe sind einfacher und billiger zu produzieren, erfordern weniger maschinelle Eingriffe und sind weniger anfällig für Fertigungsfehler.

10. Vermeiden Sie separate Befestigungselemente

    Einzelne Verbindungselemente machen die Montage komplizierter und erhöhen die Kosten. Die Konstruktion von Teilen, die ineinander greifen oder einrasten, kann die Montage vereinfachen und den Bedarf an zusätzlichen Komponenten verringern.

11. Montageanweisungen minimieren

    Die Verringerung der Anzahl der Montagerichtungen kann den Montageprozess vereinfachen, die Gefahr von Montagefehlern verringern und folglich die Kosten senken. Dieser Ansatz kann auch die Geschwindigkeit und Effizienz der Produktionslinie verbessern.

12. Maximierung der Einhaltung von Vorschriften

    Die Einhaltung von Industrienormen und -vorschriften ist in der Fertigung von entscheidender Bedeutung. Ein Design, das diese Normen von Haus aus erfüllt, vereinfacht den Produktionsprozess, verringert das Risiko von Strafen bei Nichteinhaltung und verbessert die Marktakzeptanz des Produkts.

13. Minimieren Sie die Handhabung und berücksichtigen Sie, wie sich ein Design auf die Verpackung und den Versand von Teilen auswirkt.

    Jeder Schritt der Handhabung, der Verpackung und des Versands erhöht die Kosten und das potenzielle Risiko von Schäden. Die Minimierung der Handhabung und die Berücksichtigung der Auswirkungen des Designs auf Verpackung und Versand können zu erheblichen Kosteneinsparungen führen und die Gesamtqualität des Produkts erhöhen.

Über die bloße Schätzung der Herstellungskosten hinaus sollte Ihr Spritzgießer DFM-Prinzipien anwenden, um die Kosten für Bauteile, die Kosten für die Montage und die Kosten für die Produktionsunterstützung zu senken und die Auswirkungen von DFM-Entscheidungen auf andere Faktoren im gesamten Konstruktions- und Produktionsprozess zu ermitteln.

Ein weiterer Grund für die Wahl eines Spritzgießers, der DFM-Prinzipien anwendet, ist die zunehmende Komplexität von Kunststoffspritzgussteilen. Die Berücksichtigung von Toleranzen, Entformungswinkeln, Hinterschneidungen und mehr muss bereits in der Konstruktionsphase erfolgen, um die Qualitäts-/Kostenanforderungen der Kunden zu erfüllen.

1. Niedrigere Produktionskosten

   Design for Manufacturing (DFM) kann die Produktionskosten von Kunststoffkomponenten erheblich senken. Bei Plastic Components Inc. nutzen Konstruktionsingenieure die Vorteile von DFM für das Spritzgießen, um Kosteneffizienz und Effizienz zu gewährleisten.

2. Höhere Qualität

   Durch die Konzentration auf DFM von Beginn eines Projekts an können die Hersteller die Qualität des Endprodukts verbessern. So wird sichergestellt, dass jeder Aspekt des Entwurfs für den Spritzgussprozess optimiert wird, was zu weniger Fehlern und einer höheren Gesamtqualität führt.

3. Kürzere Markteinführungszeit

   DFM rationalisiert den Produktionsprozess und eliminiert unnötige Schritte und Ineffizienzen. Dadurch kann die Zeit, die ein Produkt von der Entwurfsphase bis zur Marktreife benötigt, erheblich verkürzt werden, was den Herstellern einen Wettbewerbsvorteil verschafft.

4. Geringere Kosten für Investitionsgüter

   Durch die Optimierung des Entwurfs für den Fertigungsprozess kann DFM den Bedarf an speziellen Maschinen und Werkzeugen verringern. Dies führt zu niedrigeren Investitionskosten und einem wirtschaftlicheren Produktionsprozess.

5. Größeres Automatisierungspotenzial

   DFM-Prinzipien können ein größeres Potenzial für die Automatisierung des Fertigungsprozesses freisetzen. Für die Automatisierung optimierte Entwürfe können die Produktionskosten weiter senken, die Effizienz steigern und eine gleichmäßigere Produktqualität gewährleisten.

6. Die Produktion früher auf Touren bringen

   Durch die Beseitigung potenzieller Produktionsprobleme in der Entwurfsphase ermöglicht DFM einen reibungsloseren Übergang zur Serienproduktion. Dies bedeutet, dass die Produktion schneller hochgefahren werden kann, was zu einer kürzeren Markteinführungszeit und einer höheren Kundenzufriedenheit führt.

7. Weniger technische Änderungen

   DFM hilft dabei, potenzielle Fertigungsprobleme bereits in der Entwurfsphase zu erkennen und zu lösen. Dies verringert den Bedarf an kostspieligen und zeitaufwändigen technischen Änderungen, sobald die Produktion angelaufen ist, und trägt so zu einem effizienteren und kostengünstigeren Fertigungsprozess bei.

8. Niedrigere Material- und Arbeitskosten

   Durch die Optimierung der Konstruktion im Hinblick auf Effizienz und Produktionsfreundlichkeit kann DFM zu erheblichen Einsparungen bei den Material- und Arbeitskosten führen. Das Ergebnis ist ein wirtschaftlicherer und nachhaltigerer Produktionsprozess.

9. Verkürzung des Produktentwicklungszyklus

   DFM kann den Produktentwicklungszyklus erheblich verkürzen, indem potenzielle Produktionsprobleme bereits in der Entwurfsphase erkannt werden. Dies gewährleistet einen reibungslosen Übergang zur Produktion und trägt dazu bei, Produkte schneller auf den Markt zu bringen.

10. Betonung von Standards senkt Kosten

    DFM legt großen Wert auf die Einhaltung von Industrienormen und bewährten Verfahren. Dies gewährleistet nicht nur die Qualität und Sicherheit des Endprodukts, sondern reduziert auch die Kosten, die durch Nichteinhaltung und Nacharbeit entstehen.

Bevor eine Form erstellt wird, umfassen die besten DFM-Verfahren für Kunststoff-Spritzgussteile die folgenden kritischen Elemente:

Verständnis der Schrumpfungsrate von Materialien:

Schrumpfung ist die Kontraktion des Formteils beim Abkühlen nach dem Einspritzen. Alle Materialien haben unterschiedliche Schwindungsraten, die von der Harzfamilie (amorphe vs. kristalline Materialien), der Formkonstruktion und den Verarbeitungsbedingungen abhängen. Das Harz kann auch je nach Fließrichtung unterschiedlich schrumpfen. Als allgemeine Faustregel gilt, dass eine 10-prozentige Änderung der Werkzeugtemperatur zu einer 5-prozentigen Änderung der ursprünglichen Schrumpfung führen kann. Darüber hinaus hat der Einspritzdruck einen direkten Einfluss auf die Schrumpfungsrate. Je höher der Einspritzdruck ist, desto geringer ist die Schrumpfungsrate. Typische Schrumpfungsraten für Werkzeuge finden Sie hier.

Entwurfsüberlegungen:

Die Art und Weise, wie die Merkmale eines Teils in einer Form geformt werden, bestimmt die Art des erforderlichen Verzugs. Merkmale, die durch Sacklöcher oder Taschen gebildet werden (wie die meisten Vorsprünge, Rippen und Pfosten), sollten sich mit zunehmender Ausdehnung in der Form verjüngen. Oberflächen, die durch Schieber geformt werden, benötigen möglicherweise keinen Verzug, wenn sich der Stahl vor dem Auswerfen von der Oberfläche löst. Erwägen Sie die Anbringung von Winkeln oder Verjüngungen an Produktmerkmalen wie Wänden, Rippen, Pfosten und Vorsprüngen, die parallel zur Entformungsrichtung liegen, um das Auswerfen der Teile zu erleichtern.

• Für die meisten Materialien ist ein Entlastungswinkel von mindestens einem halben Grad akzeptabel. Bei hochhitzebeständigen und exotischen Materialien kann ein bis zwei Grad Verzug erforderlich sein. Fügen Sie für jede 0,001 Zoll Texturtiefe ein zusätzliches Grad an Verzug hinzu.
• Zeichnen Sie alle Flächen parallel zur Richtung der Formtrennung.
• Winkelwände und andere Teilemerkmale werden in beiden Werkzeughälften geformt, um das Auswerfen zu erleichtern und eine gleichmäßige Wandstärke zu gewährleisten.

Beibehaltung einer gleichmäßigen Wanddicke:

Eine gleichmäßige Wandstärke im gesamten Teil (wenn möglich) ist wichtig, um dicke Abschnitte zu vermeiden. Die Gestaltung ungleichmäßiger Wände kann zu einer Verformung des Teils führen, wenn das geschmolzene Material abkühlt.

Wenn Abschnitte mit unterschiedlicher Dicke erforderlich sind, sollten die Übergänge so glatt wie möglich sein, damit das Material gleichmäßiger in den Hohlraum fließen kann. Dadurch wird sichergestellt, dass die gesamte Form vollständig gefüllt wird, und die Wahrscheinlichkeit von Defekten wird verringert. Das Abrunden oder Verjüngen von Dickenübergängen minimiert eingeformte Spannungen und Spannungskonzentrationen, die mit abrupten Dickenänderungen verbunden sind.

Die Wahl der richtigen Wandstärke für Ihr Teil kann drastische Auswirkungen auf die Kosten und die Produktionsgeschwindigkeit haben. Die Mindestwandstärke, die verwendet werden kann, hängt von der Größe und Geometrie des Teils, den strukturellen Anforderungen und dem Fließverhalten des Harzes ab. Die Wandstärken eines Spritzgussteils liegen im Allgemeinen zwischen 2 mm und 4 mm (0,080″ - 0,160″). Beim Dünnwandspritzguss können Wandstärken von bis zu 0,5 mm (0,020″) erreicht werden. Arbeiten Sie mit einem erfahrenen Spritzgießer und Konstrukteur zusammen, um sicherzugehen, dass die richtigen Wandstärken für das Design und die Materialauswahl Ihres Teils ausgeführt werden.

Hinzufügen von Radien zu Kanten:

Neben den Hauptbereichen eines Teils ist eine gleichmäßige Wandstärke ein entscheidendes Designelement, wenn es um Kanten und Ecken geht. Das Hinzufügen von großzügigen Radien zu abgerundeten Ecken bietet viele Vorteile für die Konstruktion eines Kunststoffteils, einschließlich einer geringeren Spannungskonzentration und einer besseren Fließfähigkeit des Materials. Teile mit großzügigen Radien sind in der Regel auch wirtschaftlicher und einfacher zu produzieren und weisen eine höhere Festigkeit und ein besseres Aussehen auf.

Die Bedeutung von Rippen:

Viele Konstrukteure glauben, dass sich die Festigkeit eines Teils erhöht, wenn die Wände dicker werden. In Wirklichkeit können zu dicke Wände aber zu Verzug, Senkung und anderen Defekten führen. Der Vorteil von Rippen ist, dass sie die Festigkeit eines Teils erhöhen, ohne dass die Wandstärke zunimmt. Da weniger Material benötigt wird, können Rippen eine kostengünstige Lösung für zusätzliche Festigkeit sein. Um die Steifigkeit zu erhöhen, sollten Sie die Anzahl der Rippen erhöhen, anstatt die Höhe zu vergrößern, und einen Abstand von mindestens dem Zweifachen der Nennwanddicke zueinander einhalten.

Berücksichtigung des Winkelentwurfs:

Die Art und Weise, wie die Merkmale eines Teils in einer Form geformt werden, bestimmt die Art des erforderlichen Verzugs. Merkmale, die durch Sacklöcher oder Taschen gebildet werden (wie die meisten Vorsprünge, Rippen und Pfosten), sollten sich mit zunehmender Ausdehnung in der Form verjüngen. Oberflächen, die durch Schieber geformt werden, benötigen möglicherweise keinen Verzug, wenn sich der Stahl vor dem Auswerfen von der Oberfläche löst. Erwägen Sie die Anbringung von Winkeln oder Verjüngungen an Produktmerkmalen wie Wänden, Rippen, Pfosten und Vorsprüngen, die parallel zur Entformungsrichtung liegen, um das Auswerfen der Teile zu erleichtern.

Endbearbeitung der Teile:

Die Optionen für die Oberflächenveredelung von Kunststoff-Spritzgussteilen hängen vom Design des Teils und der chemischen Zusammensetzung des verwendeten Materials ab. Die Optionen für die Oberflächenbehandlung sollten bereits in einem frühen Stadium des Entwurfsprozesses erörtert werden, da das gewählte Material einen erheblichen Einfluss auf die Art der Oberflächenbehandlung haben kann. Wenn eine glänzende Oberfläche verwendet wird, kann die Materialauswahl besonders wichtig sein. Die Zusammenarbeit mit einem Spritzgießer, der mit sachkundigen Materialexperten zusammenarbeitet, ist von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, mit additiven Verbindungen die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu erreichen und die Qualität eines Teils zu verbessern.

Die Berücksichtigung dieser Elemente ist von grundlegender Bedeutung für die Integration von Konstruktions- und Fertigungsfachwissen, um Fehler zu erkennen, Möglichkeiten für Effizienzsteigerungen und Kostensenkungen zu erkennen und sogar die Durchführbarkeit von Vertragsanforderungen zu bewerten. In der Regel führt Ihr Spritzgießer zusammen mit Ihrem Team eine detaillierte Analyse dieser Elemente durch, lange bevor der Werkzeugbau in Angriff genommen wird.

DFM ist keine "eigenständige" Richtlinie oder Prinzip, wenn es um die Herstellung von Kunststoffspritzgussprodukten oder -teilen geht. Es arbeitet mit anderen Ansätzen zur Designoptimierung zusammen, wie z. B. dem Design für Funktionalität, Montage und Nachhaltigkeit, die alle im Folgenden näher erläutert werden.

Die Materialauswahl ist ein entscheidender Teil des DFM-Pfades zu qualitativ hochwertigen, kostengünstigen und schnell herstellbaren Kunststoffspritzgussteilen und -produkten. Die schiere Anzahl der Kunststofftypen und die damit verbundenen Eigenschaften machen Gespräche zwischen Materialanbietern, Spritzgießern und Produktherstellern äußerst wichtig, da die frühzeitige Berücksichtigung spezifischer Anforderungen im Konstruktionsprozess der Schlüssel zur Vermeidung kostspieliger späterer Änderungen ist.

Die Auswahl der Materialien wirkt sich auf Festigkeit und Flexibilität, Temperaturbeständigkeit, Haltbarkeit, Aussehen, Zähigkeit, Lebensdauer und (natürlich) Produktionskosten aus. Andere Anforderungen können sein:

• Genehmigungen der Agentur
• Montage
• Chemische Beständigkeit
• Verfügbarkeit des Harzes

Wenn es um die Auswahl des richtigen Materials geht, sind Erfahrung, Fachwissen und Diskussionen erforderlich, um all diese Faktoren vor dem Bau einer Form und eines Werkzeugs abzuwägen. Im Folgenden finden Sie einen Diskussionsleitfaden und einen grundlegenden Überblick über Werkstoffe für Ihr DFM-Konzept und -Verfahren.

Die Auswahl geeigneter Materialien ist ein kritischer Aspekt des Spritzgießprozesses und erfordert eine sorgfältige Abwägung verschiedener Faktoren, die sich auf das Endprodukt auswirken können. Das gewählte Material muss mit der beabsichtigten Funktion des Produkts, den Sicherheitsstandards, den Umgebungsbedingungen und den Budgeteinschränkungen übereinstimmen. In der folgenden Tabelle sind die wesentlichen Diskussionspunkte aufgeführt, die bei der Auswahl von Kunststoffen für das Spritzgießen zu berücksichtigen sind. Durch die Berücksichtigung dieser Elemente können Hersteller sicherstellen, dass sie das am besten geeignete und kostengünstigste Material für ihre spezifischen Spritzgussanforderungen auswählen.

Die Hersteller verwenden eine Vielzahl von Kunststoffen zum Formen von Teilen, die in Produkte eingebaut werden, und ersetzen zunehmend andere Materialien wie Bronze, Edelstahl, Aluminium und Keramik. Zu den beliebtesten Gründen für die Verwendung von oder den Wechsel zu Kunststoffen gehören eine längere Gesamtlebensdauer des Teils, ein geringerer Verschleiß bei anderen Komponenten eines Produkts, eine höhere Geschwindigkeit der Produktionslinie, Korrosionsbeständigkeit und Gewichtsreduzierung. Darüber hinaus berichten Unternehmen von durchschnittlichen Kosteneinsparungen von 25 bis 50 Prozent, wenn Teile auf Kunststoff umgestellt werden, die oft bessere Leistungsmerkmale aufweisen.

Quelle: Grandview Research, Injection Molded Plastic Market Report by Raw Material, https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/injection-molded-plastics-market

Die Abstimmung mit Ihrem Spritzgießpartner bei der Auswahl des besten Kunststoffs zu einem frühen Zeitpunkt im Design for Manufacturability-Prozess ist entscheidend für den Produktionserfolg eines Teils.

Die Materialauswahl spielt eine entscheidende Rolle für die Festigkeit und Flexibilität Ihres Formteils. Die frühzeitige Berücksichtigung spezifischer Anforderungen im Konstruktionsprozess kann Ihnen helfen, später kostspielige Änderungen zu vermeiden. Die Ausgewogenheit von Eigenschaften wie Steifigkeit, Haltbarkeit, Zähigkeit und anderen ist der Schlüssel zum Erreichen einer optimalen Teilefunktionalität. Außerdem ist es wichtig, die wichtigsten Unterschiede bei einigen der am häufigsten verwendeten Kunststoffe zu kennen.

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ist ein gängiges Spritzgussmaterial, das relativ leicht zu einem erschwinglichen Preis beschafft und geformt werden kann. Es ist ein starkes, robustes Material, das eine gute Schlagzähigkeit aufweist, leicht zu bearbeiten ist und eine Vielzahl von ästhetischen Anforderungen erfüllt. Das Harz ist nicht ideal für Teile, die dauerhaft starker Hitze ausgesetzt sind, da es sich bei Temperaturen über/um 200 Grad Celsius verzieht oder schmilzt.

Polycarbonate sind eine hochwertige Klasse von Thermoplasten, die sich leicht formen lassen und oft eine erhöhte Bruchsicherheit aufweisen. Von Natur aus transparent, ist Polycarbonat ideal für hochfeste glasähnliche Anwendungen (Schutzbrillen, medizinische Laboranwendungen und mehr). Polycarbonat eignet sich nicht für Anwendungen, bei denen ein höheres Maß an Flexibilität erforderlich ist, oder für farbige ästhetische Entscheidungen.

Bei glasgefülltem Nylon handelt es sich um einen verstärkten Thermoplast, bei dem dem Basis-Nylonharz Glasfasern für zusätzliche Festigkeit und Hitzebeständigkeit zugesetzt werden. Dieses Harz ist auch elektrisch weniger leitfähig als viele andere, aber trotz seines hohen Schmelzpunkts ist es anfälliger für Verbrennungen als andere Materialien.

Polypropylen ist ein flexibler thermoplastischer Kunststoff, der sich für industrielle und private Anwendungen eignet. Es ist dafür bekannt, dass es ein sehr biegsames Harz ist, das auf viele Arten bearbeitet werden kann, ohne seine ursprüngliche Form zu verlieren. Polypropylen ist außerdem beständig gegen Lösungsmittel, Chemikalien und UV-Strahlen.

Acetal ist dafür bekannt, dass es eine hohe Reibungsbeständigkeit aufweist und ein sehr steifes Material ist. Es lässt sich während des Formprozesses leicht einfärben und färben, bietet jedoch keine hervorragende Hitzebeständigkeit.

Einer der wichtigsten Schritte bei der Vorbereitung auf die Auswahl von Spritzgießharzen ist die Erstellung einer umfassenden Liste mit den Anforderungen an das Produkt. Die Liste sollte auf jeden Fall den Zielpreis und die Verfügbarkeit der Harze enthalten, da die Verfügbarkeit von Harzen ein Risiko darstellen kann und Ersatzharze in Betracht gezogen werden sollten.

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass einige Eigenschaften von Hochtemperatur- und exotischen Harzen einzigartig sind und von einer Anwendung zur anderen unterschiedlich ausfallen können. Um die Vorteile von Design und Material voll auszuschöpfen, müssen erfahrene Konstrukteure und Spritzgießer eine Reihe von Faktoren berücksichtigen.

Bei der Konstruktion zur Herstellung eines Kunststoffteils oder -produkts müssen vor dem Bau einer Form oder eines Werkzeugs Gespräche und Entscheidungen über die Oberflächenbehandlung geführt werden. Die Gespräche über die gewünschten ästhetischen und leistungsbezogenen Eigenschaften der Oberfläche wirken sich auf die Auswahl des Materials, die erforderlichen Zusatzstoffe und andere Parameter wie Füllrate, Druck- und Temperaturtoleranzen aus.

In der Entwurfsphase sollten der Kunststoffspritzgusspartner, der Erstausrüster und der Kunde die gewünschten Ergebnisse für das Teil oder das Produkt besprechen, z. B. die Anforderungen:

• Eingeschlossene Gase können schnell entweichen
• Beseitigung von Fließfalten aus Kunststoff
• Bessere Haftung der Aufkleber
• Verbesserung der Griffigkeit
• Verbesserung der Lackhaftung
• Erzeugen einer Hochglanzoberfläche
• Herstellung einer glatten Oberfläche
• Herstellung von Hochglanzoberflächen
• Beseitigung von Werkzeugspuren
• Textur für Hinterschneidungen verwenden

Wie andere Komponenten des DFM-Ansatzes ist auch die Oberflächenbearbeitung Teil der Kosten/Qualität/Kundenzufriedenheit-Formel, die zu Beginn eines Auftrags stehen muss.

Materialoberflächen spielen eine entscheidende Rolle für die Ästhetik, Funktion und Haltbarkeit von Spritzgussteilen. Sie können sehr unterschiedlich sein, von einer hochglänzenden bis hin zu einer rauen, strukturierten Oberfläche, und dienen jeweils einem bestimmten Zweck und einer bestimmten Anwendung. In diesem Leitfaden geben wir einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Materialoberflächen, die entsprechenden SPI-Normen, die zu ihrer Erzielung verwendeten Methoden und die typischen Messungen der Oberflächenrauheit. Diese Informationen helfen Ihnen, fundierte Entscheidungen über die geeignete Oberfläche für Ihre Spritzgussteile zu treffen, damit diese sowohl die ästhetischen Erwartungen als auch die funktionalen Anforderungen erfüllen.

Quelle: K. Varotsis, "Injection Molding SPI Surface Finishes", Hubs https://www.hubs.com/knowledge-base/injection-molding-spi-surface-finishes/#finishes

Weitere Optionen für Kunststoffteile sind:

• Natürlich exotisch
• Mikro-Oberflächenveredelung
• Multi-Gloss-Muster
• Grafiken
• Leder Narben/Häute
• Holzmaserung, Schiefer und Kopfsteinpflaster
• Geometrisch und Leinen
• In das Muster eingearbeitete Bilder oder Logos

Die jüngste Entwicklung im Kunststoffspritzguss ist stark von der Einführung wissenschaftlicher Formgebungsprinzipien und damit verbundener Technologien geprägt. Die Methodik des wissenschaftlichen Spritzgießens zielt darauf ab, (1) die Entwicklungskosten und -zeiten zu reduzieren, indem Versuch und Irrtum ausgeschlossen werden, (2) zuverlässige, fehlerfreie Werkzeuge zu produzieren, die kostspielige Nacharbeit verringern und die Qualität der Teile verbessern, und (3) einen wiederholbaren und überprüfbaren Herstellungsprozess zu etablieren. Mit diesem strategischen Ansatz wird die Technologie erfolgreich in jede Produktionsphase integriert, was sowohl die Effizienz als auch die Qualität verbessert.

Eine der wichtigsten Technologien für das Kunststoffspritzgießen ist die Simulationssoftware SOLIDWORKS® Plastics Premium Software. SOLIDWORKS wird in großem Umfang für die Simulation der Formströmung eingesetzt und ermöglicht es den Ingenieuren, potenzielle Herausforderungen bei der Herstellung bereits in der Konstruktionsphase vorherzusagen und zu bewältigen. Dies hilft bei der Entwicklung effizienter und kosteneffektiver Formen und reduziert gleichzeitig den Zeit- und Kostenaufwand für das physische Prototyping und iterative Prozesse.

Ein weiterer wichtiger Aspekt des wissenschaftlichen Spritzgießens ist der Einsatz von Prozesskontrollsystemen, insbesondere RJG eDart®. Dieses System überwacht und zeichnet alle Variablen im Spritzgießprozess auf und liefert Echtzeitdaten zu Faktoren wie Werkzeuginnendruck, Temperatur, Schussgröße und Schneckenposition. Die erzeugten Daten können zur Erkennung von Trends und zur Anpassung von Parametern für eine verbesserte Leistung verwendet werden.

Rosti ist ein Paradebeispiel für ein Unternehmen, das RJG eDart effektiv in seinem Betrieb einsetzt. Dieses Prozesskontrollsystem spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der hohen Standards von Rosti hinsichtlich Qualitätskontrolle und Produktionseffizienz. Mit RJG eDart überwacht und speichert Rosti alle Variablen im Spritzgießprozess in Echtzeit. Die gesammelten Daten, die Elemente wie Werkzeuginnendruck, Temperatur, Schussgröße und Schneckenposition abdecken, ermöglichen ein tiefgreifendes Verständnis des Produktionsprozesses.

Diese Fülle von Daten ermöglicht es Rosti, Trends oder Unregelmäßigkeiten sofort zu erkennen, so dass bei Bedarf Anpassungen vorgenommen werden können, um optimale Produktionsparameter zu erhalten. So könnten beispielsweise Schwankungen des Werkzeuginnendrucks oder der Temperatur auf mögliche Probleme im Formgebungsprozess hinweisen, die dann behoben werden können, bevor sie sich auf die Qualität des Endprodukts auswirken. Dieser proaktive Ansatz gewährleistet eine konsistente Qualitätskontrolle, reduziert den Ausschuss und optimiert die Produktionseffizienz und verkörpert damit die Grundsätze des Scientific Molding bei Rosti.

Um die verschiedenen technologischen Komponenten zusammenzuführen, wird eine fortschrittliche Enterprise Resource Planning (ERP)-Software wie IQMS eingesetzt. Diese Software dient als zentralisierte Plattform für das Finanz- und Betriebsmanagement. Durch die Kombination von Simulationssoftware, Prozesssteuerungssystemen und ERP-Software können Unternehmen wie Rosti sicherstellen, dass ihre Produkte von gleichbleibend hoher Qualität sind und kostengünstig produziert werden. Die erfolgreiche Implementierung und Integration dieser Technologien in den DFM-Prozess des Kunststoffspritzgießens erfordert jedoch eine kompetente Kommunikation und Zusammenarbeit über mehrere Disziplinen hinweg.

Scientific Molding ist ein disziplinierter, systematischer Ansatz für das Spritzgießen, der datengesteuert ist und sich auf qualitativ hochwertige, wiederholbare Ergebnisse konzentriert. Durch den Einsatz wissenschaftlicher Prinzipien und strenger Tests bietet diese Methode eine Vielzahl von Vorteilen, die die Effizienz steigern und die Ergebnisse optimieren. Von der intelligenten Materialauswahl bis hin zur Optimierung des Teiledesigns und der Werkzeugausstattung ermöglicht der wissenschaftliche Formprozess den Ingenieuren, frühere Erkenntnisse und Fachwissen zu nutzen, um einzigartige Anwendungen effektiv zu lösen. Darüber hinaus spielt die Möglichkeit, Daten aufzuzeichnen und zu analysieren, eine entscheidende Rolle bei der Qualitätskontrolle, da sie Erkenntnisse zur kontinuierlichen Verbesserung der Teilequalität liefert. Nachfolgend sind die wichtigsten Vorteile des Einsatzes eines wissenschaftlichen Formgebungsverfahrens in Ihrer Fertigung aufgeführt.

• Schafft einen datengesteuerten Prozess, der wiederholbare Ergebnisse mit geringen bis keinen Abweichungen liefert
• Erleichtert die Auswahl intelligenter Materialien
• Gibt Konstrukteuren die Möglichkeit, die Konstruktion von Teilen für spezielle Anwendungen auf der Grundlage früherer Erfahrungen und Kenntnisse zu optimieren
• Zur Optimierung des Werkzeugdesigns oder zur Optimierung schlecht konzipierter
• Aufgezeichnete Daten werden zur Bewertung der Qualitätskontrolle und zur Verbesserung der Gesamtqualität der Teile verwendet.

Die Anwendung von DFM war entscheidend für das Design und die erfolgreiche Produktion des komplizierten Geräts, das sowohl eine hervorragende Ästhetik als auch eine robuste Funktionalität erfordert.

Ein Unternehmen trat an Rosti China mit der Herausforderung heran, ein Kochgerät zu entwerfen und herzustellen, das die Sous-Vide-Technik für den Hausgebrauch vereinfachen sollte. Das Design verlangte sowohl Funktionalität als auch überlegene Ästhetik, was für Rosti China eine komplexe Herausforderung in Bezug auf Design und Technik darstellte.

Rosti China nutzte sein Fachwissen im Spritzguss und seine Kenntnis der Wärmetoleranzen, um ein robustes Produkt zu liefern, das lange Zeit in heißem Wasser getaucht werden kann und gleichzeitig das Designniveau erreicht, das man normalerweise mit High-End-Elektronik verbindet.

Rosti wählte ein Harz mit lebensmitteltauglichen Eigenschaften und einer optisch ansprechenden, sauberen Oberfläche. Rosti entwickelte eine Umspritztechnik, die typischerweise bei der Herstellung von Armbanduhren verwendet wird, und schützte den Motor, die Heizung und die Leiterplatte des Geräts durch ein extrudiertes Rohr.

Das Produkt war in Europa und Nordamerika erfolgreich, gewann einen internationalen Designpreis und führte zur Übernahme des Start-ups durch einen multinationalen Haushaltsgerätehersteller. Die Fähigkeit von Rosti China, hervorragende Ergebnisse zu erzielen, zeigt, wie wichtig ein ehrgeiziges Produktdesign und die enge Zusammenarbeit mit erfahrenen Branchenexperten sind.

Der von Rosti China gewählte Ansatz unterstreicht die entscheidende Rolle, die DFM für den Gesamterfolg eines Projekts spielen kann. Es senkt die Produktionskosten und steigert die Effizienz des Herstellungsprozesses, wodurch sichergestellt wird, dass das Endprodukt die Anforderungen und Erwartungen des Kunden und der Endnutzer erfüllt.