Füllbildsimulation für Spritzgießwerkzeuge
Bevor ein Span Stahl fällt, steht fest, wie die Schmelze in Ihr Bauteil läuft: aus welcher Lage der Anguss füllt, wo Fließfronten aufeinandertreffen, wo Luft stehen bleibt und wie stark das Teil beim Abkühlen verzient. Gerechnet wird über 40 Typen mit werkstoffspezifischen Daten, zum Ergebnis gehören ein schriftlicher Bericht und eine Füllanimation, die Sie abnehmen, bevor der Werkzeugbau beginnt.
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| Sorte | Eigenschaften | Typische Anwendungen |
|---|---|---|
| ABS und ABS-PC | Massetemperatur 210 bis 250 °C, Werkzeugtemperatur 40 bis 80 °C, Schwindung 0,4 bis 0,7 %, mittlere Fließfähigkeit, reagiert empfindlich auf ungleichmäßige Wandstärken | Gerätegehäuse, Blenden, Halter, Strukturrahmen, Rastabdeckungen |
| Polycarbonat (PC) | Massetemperatur 280 bis 300 °C, Werkzeugtemperatur 80 bis 120 °C, Schwindung 0,5 bis 0,7 %, hohe Viskosität verlangt mehr Einspritzdruck, deutliche Eigenspannungen | Durchsichtabdeckungen, Linsen, klare Schalen, warm beanspruchte Bauteile |
| PC/ABS-Blend | Massetemperatur 230 bis 260 °C, Werkzeugtemperatur 50 bis 90 °C, Schwindung 0,4 bis 0,6 %, höhere Schlagzähigkeit als PC bei besserem Fließen, Standardwerkstoff für Elektronikgehäuse | Gehäuse für Notebooks und Tablets, Monitorblenden, Körper von Elektrowerkzeugen, Geräteschalen |
| Polyamid PA6 und PA66 | Massetemperatur 250 bis 285 °C, Werkzeugtemperatur 60 bis 100 °C, Schwindung je nach Faseranteil 0,8 bis 2,0 %, zieht vor dem Verarbeiten Feuchtigkeit | Strukturhalter, Clips, Scharniere, Steckverbinder, Fahrzeuginnenraum |
| PBT und PET | Massetemperatur 240 bis 280 °C, Werkzeugtemperatur 40 bis 90 °C, Schwindung 0,3 bis 0,6 %, gute Formstabilität, geringer Verzug an planen Teilen | Steckergehäuse, Reihenklemmen, Präzisionszahnräder, elektrische Isolierteile |
| Polypropylen (PP) | Massetemperatur 200 bis 240 °C, Werkzeugtemperatur 30 bis 80 °C, Schwindung 1,0 bis 2,5 %, höchster Wert unter den gängigen Typen, verzieht sich entsprechend leicht | Behälter, Clips, Deckel, Verpackungen, gering belastete Gehäuse |
| POM (Acetal) | Massetemperatur 190 bis 220 °C, Werkzeugtemperatur 40 bis 90 °C, Schwindung 1,8 bis 2,5 %, teilkristallin und deshalb auf gleichmäßige Kühlung angewiesen, ausgezeichnetes Verschleißverhalten | Präzisionszahnräder, Buchsen, Verschlüsse, Rasthaken, Mechanikteile |
| PEEK und PEI (Hochtemperatur) | Massetemperatur 340 bis 400 °C, Werkzeugtemperatur 120 bis 200 °C, Schwindung 1,0 bis 2,0 %, benötigt beheiztes Werkzeug und eine saubere Trocknung | Medizintechnik, Luftfahrtteile, warm beanspruchte Elektroteile, Träger für die Halbleiterfertigung |
Prozessparameter
| Parameter | Standardbereich |
|---|---|
| Berichtsfrist | 24 h für 2D, 48 h für die 3D-Füllanimation |
| Bauteilgröße in der Rechnung | bis 500 × 500 × 400 mm und 2,5 kg Schussgewicht |
| Simulierte Kavitätenzahl | 1 bis 32 Kavitäten, ausbalancierte Anordnung |
| Werkstoffdatenbank | 40 Typen in 12 Werkstoffgruppen |
| Massetemperaturfenster | 190 bis 400 °C je nach Werkstoff |
| Werkzeugtemperaturfenster | 30 bis 200 °C je nach Werkstoff |
| Prognostizierte Längenschwindung | 0,3 bis 2,5 % je nach Werkstoff und Faseranteil |
| Prognostizierter Verzug | Vektorbild statt einer einzelnen Zahl |
| Auswirkung der Bindenähte auf die Festigkeit | angegeben in Prozent der Grundfestigkeit |
| Verglichene Angussarten | Rand-, Seiten-, Tunnel-, Nadelverschluss-, Heißkanal- und Mehrfachanguss |
| Rechentiefe (3D) | Fließen, Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Scherrate, Kühlung, Verzug |
| Ausgabeform | PDF-Bericht, Füllanimation, kommentiertes STEP mit Anguss- und Kühlplan |
Oberflächenbehandlungen
VDI 3400 Strukturerosion
Chemisch erodierte Kavitätenflächen aus Edelstahl mit feinem Mattkorn, das sich auf das Teil überträgt. Das ist die gängige Sichtfläche für offen sichtbare Gehäuse; als Richtwert für die nötige Entformungsschräge gelten 0,025 mm Korn je Grad.
Hochglanzpolitur
Diamantpolitur in mehreren Stufen bis zum Spiegelbild, für transparente oder glänzende Teile. Werden Politur und Struktur zusammen gebraucht, kommt die Politur zuerst, und die DFM-Prüfung markiert die Zonen, in denen der Glanz innerhalb der Struktur wieder verloren geht.
Strahlen und Sprühstruktur
Glas- oder Keramikstrahlmittel ergibt eine gleichmäßig matte Fläche, die Werkzeugansätze kaschiert und sich griffig anfasst. Strukturen dieser Familie verlangen keine Entformungsschräge, deshalb sind sie der praktische Weg bei schrägenfreien Wänden.
Elektropolitur und Feinstreinigung
Das elektrochemische Polieren der Kavität nimmt Mikrospitzen fort und senkt damit das Risiko, dass ein hochglänzendes Teil Fließlinien zeigt. Ein letzter Reinigungsgang entfernt Polierreste vor dem ersten Schuss, denn dort sitzt meist der Ursprung von Schmutzflecken.
Einbindung eines Heißkanals
Bei Mehrkavitätenwerkzeugen oder großen Programmen wird ein Verteiler mit mehreren Anspritzpunkten ausgelegt, damit jede Kavität im selben Takt füllt. Die Rechnung prüft diese Anordnung mit denselben Kriterien für Füllung und Temperatur wie ein Kaltkanalwerkzeug.
Formstahl nach Werkstoffwahl
Grundaufbau und Kavitätenstahl werden passend zum Kunststoff und zur Zykluszeit festgelegt, bei glasfaserverstärkten Typen in korrosionsfester Ausführung, weil Schwefelausscheidungen ungeschützten Formstahl über die Laufzeit angreifen.
Fertigungsgerechtes Design (DFM)
- Die Abweichung der Wandstärke unter 25 % der Nennwand halten, ein Absatz in der Wand ist die häufigste Ursache für Fließmarken und schwache Bindenähte
- An sichtbaren Gehäusen eine durchgehende Wand von 1,0 bis 1,5 mm führen und auf der dem Betrachter zugewandten Seite 0,3 bis 0,5 mm Weichkomponente einplanen
- Zwei bis drei Grad Entformungsschräge auf alle Wände setzen, die vom Kern abziehen, und nie darauf vertrauen, dass eine Struktur eine fehlende Schräge ausgleicht
- Angusspunkte von Sichtflächen fernhalten, Anspritzrest und die Orientierungsmarke der Umgebung bleiben unter Streiflicht sichtbar
- Mehrere Anspritzpunkte auf einer Wand nur bei großen Teilen vorsehen, ein zweiter Anguss erzeugt eine zweite Bindenäht und verdoppelt die Chance auf eine sichtbare Fließfrontteilung
- Am Ende des Fließwegs eine Absperrung und eine Entlüftung einplanen, ein eingeschlossenes Luftpolster bringt Einfallstelle und Kurzschuss genau im letzten gefüllten Bereich
- Kühlkanäle an dicken Querschnitten und um Dome herum vorsehen, ungleichmäßige Kühlung macht aus einem Füllproblem einen Verzugsfehler
- Rippen mit 50 bis 60 % der Nennwanddicke auslegen, das hält den Fließweg ruhig und vermeidet den Rippenabdruck auf der Gegenwand
- Auswerfer auf Dome und dicke Stellen setzen statt auf Sichtflächen, ein Ansatzring versteckt die Auswerfermarke zusätzlich
- STEP, IGES oder DXF hochladen; der Bericht kommt innerhalb von 24 Stunden und enthält Angusslagen, Füllzeit, Druck und Kühlempfehlung
Werkzeuge & Kapazität
| Typ | Lieferzeit | Geeignet für |
|---|---|---|
| Nur Berechnung (kein Werkzeug) | 24 h für den 2D-Bericht, 48 h für die 3D-Animation | Absicherung im Konstruktionsstadium, Angebotsunterlage, Entscheidung über die Angusslage vor dem Stahlschnitt |
| Aluwerkzeug für Vorserien | 2 bis 3 Wochen | Vorserien ab 25 bis 500 Stück, Markterprobung, DVT-Aufbauten |
| Stahlwerkzeug für die Serie | 4 bis 6 Wochen | Jahresmengen über 50.000 Stück sowie Teile mit engen Anforderungen an Maß oder Aussehen |
| Heißkanalwerkzeug | 5 bis 7 Wochen | Mehrkavitätenprogramme mit hohem Volumen, bei denen Angussabfall und Zykluszeit die Kosten treiben |
Qualitätssicherung
- Werkstoffdaten stammen aus dem Datenblatt der konkret bestellten Type, nicht aus einem Gruppenmittelwert
- Füllzeit, Spitzendruck und Schließkraft werden als Rechenwerte samt Annahmen berichtet
- Lage und Ausrichtung der Bindenähte sind auf der Zeichnung markiert und mit einer Prognose der Restfestigkeit versehen
- Lufteinschlüsse und Einfallstellen sind am Modell bezeichnet, dazu der Vorschlag für Entlüftung oder Absperrung
- Verzug erscheint als Vektorbild mit Richtung und Betrag der Bewegung an jedem kritischen Merkmal
- Zum vorgeschlagenen Kühlkanalbild gehört die genannte Auswirkung auf die Zykluszeit in Sekunden
- Der DFM-Bericht zum Spritzgießen geht mit der Rechnung raus und umfasst Schrägen, Wände, Rippen, Angüsse und Auswerfer
- Das Erstteil vom ersten Schuss wird gegen die Simulation gehalten, um das Füllbild zu bestätigen
- Eine unabhängige Kontrolle durch SGS, Bureau Veritas oder TÜV lässt sich jederzeit einbinden
- Maßbericht, Werkstoffzeugnis und Ursprungszeugnis gehen mit jedem Los in den Versand
Anwendungen
- Schalen und Blenden von Konsumelektronik
- Innenverkleidung und Strukturteile im Fahrzeug
- Gehäuse und Montagehalter für Medizingeräte
- Verpackungskomponenten und Verschlüsse
- Gehäuse und Bedienblenden von Hausgeräten
- LED- und Leuchtengehäuse
- Steckverbinder und Reihenklemmen
- Schalen und Griffe an Kleingeräten
- Spielzeug und Zubehörartikel