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Spritzgussformenbau: Arten von Formen

Form ist ein Stück Block, das im Spritzgussverfahren verwendet wird, um verschiedene Kunststoffkomponenten zu formen. Aufgrund seines komplexen Designs, seiner präzisen Eigenschaften und seiner Herstellungsverfahren ist es möglicherweise das teuerste Bauteil, das zusammen mit der Spritzgießmaschine verwendet wird. Mit anderen Worten, die Form ist ein hohler Metallblock, in den der geschmolzene Kunststoff eingespritzt wird, um die gewünschte Form herzustellen. Normalerweise erfolgt die Werkzeugbestückung mit CNC-Maschinen.

 

An den Aufspannplatten der Spritzgießmaschine werden Formen befestigt. Sie haben Löcher und Kanäle gebohrt, die für die Temperaturregelung der Form durch Zirkulation von heißem Wasser verantwortlich sind. Für die Funktion des Werkzeugs fließt geschmolzenes Material durch einen Anguss in die Werkzeuge und füllt die Kavitäten. Nach einer berechneten Zeit nimmt die Schmelze die Form der Form an und erstarrt. Dann drückt die Spritzgießmaschine die Auswerferplatte des Werkzeugs, um den Vorgang für die weitere Fertigung zu wiederholen. 

 

 

Arten von Formen, die beim Kunststoffspritzguss verwendet werden

Formstoffe müssen verschleißfest sein und viele Zyklen, die erforderliche Schließkraft zum Halten des Materials und die hohen Druckkräfte, um den flüssigen Kunststoff zu formen und enge Toleranzen zu erreichen, standhalten. Unter Berücksichtigung der Materialien lassen sich Formen in zwei Kategorien einteilen: Aluminiumformen und Stahlformen. Formen aus diesen Materialien haben ihre spezifischen Anwendungen.

Aluminiumformen  

 

Aluminium ist seit einigen Jahren im Formenbau gefragt. Während die Automobilindustrie kostengünstigere Lösungen von P20-Werkzeugen ist, verlagern sie Formen auf Aluminium. Normalerweise stellen Aluminiumformen Werkzeuge oder Prototypen in geringer Stückzahl her, da Formen formbar und weicher sind als herkömmliches Stahlmaterial. Folglich sind die Abnutzungserscheinungen stärker ausgeprägt, und ein dauerhafter Gebrauch kann zu Flecken auf dem hergestellten Produkt führen.

 

Stahlformen

 

Stahlformen sind ein herkömmlicher Ansatz auf dem Gebiet des Spritzgießens. Dennoch eignen sich Formen aus Stahl sehr gut für die Großserienfertigung, da Stahl eine bemerkenswertere Fähigkeit besitzt, inneren und äußeren Belastungen standzuhalten und über längere Zeit verschleißfest bleibt. Darüber hinaus sind die Stahlformen sehr langlebig mit erweiterten Einsatzmöglichkeiten auch nach der Wartung, obwohl sie im Vergleich zu Aluminiumformen viel kosten.

 

Vorteile von Aluminiumformen

 

Hier sind einige der wesentlichen Vorteile von Aluminium:  

 

1. Geringere Werkzeugkosten  

 

Im Vergleich zu Stahlformen sind die Werkzeugkosten für Aluminiumformen viel niedriger. Einige Aluminiumwerkzeuge sind so wirtschaftlicher wie die Hälfte der Kosten von Stahlwerkzeugen. Obwohl die Kapitalrendite für Stahlformen und Aluminiumformen je nach Verwendung stark variieren kann, erfordern Aluminiumformen im Vergleich zu Stahl eine magere Anfangsinvestition.

 

2. Reduzierte Heiz- und Kühlzeiten  

 

Aluminium hat eine viel höhere Verlustleistung als Stahl, sodass Aluminium sofort heiß werden kann, um sich abzukühlen und umgekehrt. Somit ist die Zykluszeit von Aluminiumformen 20-30% besser als die von Stahlformen. Denken Sie daran, dass eine verbesserte Wärmeableitungsrate nicht nur geeignet ist, um auf Kühl- und Heizleitungen zu verzichten, sondern auch die Komplexität von Formen und Wartungskosten verringert.

 

3. Einfache Modifikation  

 

Aluminium eignet sich für die Kleinserienfertigung, da es relativ weicher als Stahl ist und schneller verschleißt als Stahl. Die Qualität der Weichheit ermöglicht es Ingenieuren und Herstellern jedoch, das Design entsprechend den fortgeschrittenen Anforderungen zu modifizieren und zu optimieren.  

 

Nachteile von Aluminiumformen

 

Aluminium hat auch einige Nachteile, die dazu führen können, dass es durch Stahlformen ersetzt wird:  

 

1. Weniger Kompatibilität mit Materialien

 

Im Gegensatz zu Stahlformen hat Aluminium Kompatibilitätsprobleme mit komplexen Spritzgussharzen. Polymere mit Glasfaser können beispielsweise nicht einmal für sehr wenige Zyklen mit Aluminiumformen verwendet werden. Darüber hinaus sind Aluminiumformen weicher und sanfter und neigen eher zu Kratzern/Beschädigungen durch einige Spezialharze.  

 

2. Kleinserien-Produktionsläufe

 

Hersteller müssen bedenken, dass sie sich bei Großserienproduktionen nicht auf Aluminiumformen verlassen können, da sie empfindlicher sind als Stahlformen. Andernfalls wird die Qualität des Endprodukts stark beeinträchtigt und beschädigt.

 
Spritzguss
 

Vorteile von Stahlformen

 

Stahl steht seit langem im Fokus der Spritzgussbesitzer. Hier sind seine Gründe:  

 

1. Perfekt für detaillierte Funktionen  

 

Die herausragende Eigenschaft von Stahl ist seine Eignung für die Großserienproduktion aufgrund seiner Verschleißfestigkeit und höheren Härte und Festigkeit. Dies ist gleichzeitig der Grund, der den Herstellern hilft, detaillierte Merkmale von Schimmelpilzen zu erreichen. Beispielsweise folgen Stahlformen eng dünnen, ungleichmäßigen Wänden und abgerundeten Winkeln, um dem Endprodukt eine bessere Form zu verleihen.

 

2. Verbesserte Haltbarkeit  

 

Obwohl Stahl teurer ist als Aluminium, bieten Stahlformen umfassendere und langlebigere Dienste als Aluminium. Außerdem fällt Stahl mit besserer Belastbarkeit nicht in die Reparatur oder in den Vorruhestand. Außerdem ist Stahl ideal für lange Produktionsläufe und eine häufige Nutzung der Form auf lange Sicht.

 

3. Höhere Kompatibilität  

 

Stahlformen eignen sich hervorragend für komplexe und fortschrittliche Spritzgussharze, da Stahl selbst an Produkten mit harten Eigenschaften haften kann, was bei Aluminiumprodukten normalerweise eine Herausforderung darstellt. Ebenso sind Stahlformen mit Harzen kompatibel, die mit Additiven wie Glasfaser verstärkt sind.

 

Nachteile von Stahlformen

 

Abgesehen von den Vorteilen sind hier einige der Nachteile von Stahlformen:

 

1. Höhere Werkzeug- und Reparaturkosten  

 

Stahl ist sehr zuverlässig und langlebig, weist jedoch hervorragende Kosten auf, die im Vergleich zu Aluminium oder seinen anderen Gegenstücken nicht gerechtfertigt sind. Da für die Vorbereitung der Stahlform eine höhere Werkzeuginvestition erforderlich ist. Ebenso sind die Reparaturkosten bei Stahlformen, wenn sie auf Verzug oder andere Defekte fallen, aufgrund ihrer erhöhten Härte höher.

 

2. Großserienproduktionen

 

Da Stahlformen einen umfangreichen Werkzeug- und Reparaturaufwand haben, sind sie nur für Großserienproduktionen geeignet und wirtschaftlich. Andererseits sind, wie bereits erwähnt, Aluminiumformen für Kleinserien vorzuziehen.

Der Prozess des Formenbaus

 

Der Formenbau für den Spritzguss ist ein mehrstufiger Prozess. Während des gesamten Prozesses ist es unvermeidlich, die erforderlichen Abmessungen des Endprodukts zu berücksichtigen. Darüber hinaus ist auch ein Risikomanagement erforderlich, um das Versagen der Form zu vermeiden und ihre Genauigkeit, Dichtheit und Belüftung sicherzustellen.

 
 
Mold Quality Check
 

Dinge, die Sie beim Formenbau beachten sollten

 

Die Formenherstellung erfordert Genauigkeit und Techniken und kann Blockformen, Handschuhformen, Deckenformen, gegossene Formen und noch einige mehr umfassen. Die Zeit kann bei verschiedenen Strategien zur Erstellung einfacher bis komplexer Geometrien unterschiedlich sein. Die Arten von Werkzeugen, wie einzelne oder mehrere Kavitäten, können je nach Bedarf ausgewählt werden. Stellen Sie außerdem den Zugang zu angemessenen Materialien, Proviant und Werkzeugen und Ausrüstung sicher. Es stehen verschiedene Materialalternativen wie Aluminium und Stahl zur Verfügung, die jeweils spezifische Eigenschaften, Kapazitäten und Eignungen aufweisen. Nichtsdestotrotz ist auch das Budget des Projekts einer der wichtigsten Aspekte, da die Kosten für den Formenbau die Endkosten des Spritzgusses stark beeinflussen.

 

Primäroperationen wie Fräsen und Drehen

 

Typischerweise wird die Zeichnung des Endprodukts vor dem Formenbau vorbereitet. Diese Gestaltung des Endprodukts führt weiter zum Formenbau. Metallblöcke der erforderlichen Größen werden entnommen und auf einer CNC-Maschine ausgerichtet. Vor Beginn der Sekundäroperationen führt die CNC Primärfunktionen wie Fräsen, Drehen und Wärmebehandeln des Metallblocks aus. Während des Formenbauprozesses wird eine Auswahl von Schneidwerkzeugen unter Berücksichtigung des Materials der Formen getroffen. Für Stahl werden Hartmetallwerkzeuge häufig verwendet, da sie zu den härtesten Schneidwerkzeugen gehören.

CNC Machining

Sekundäre Operationen wie Formenbau und Peripherie

 

Nach Abschluss der Primäroperationen ist der Metallblock bereit für den Sekundärprozess, der den Erfolg des Formenbauprozesses sichert. Diese Arbeitsgänge können den Formaufbau und die Formperipherie umfassen. Der Formenbau bietet das Schließen und Klemmen von Formen, die Formwandstärke und -zentrierung für eine ordnungsgemäße Wärmeaufnahme und -ableitung sowie die Formoberflächen durch Schleifen, Polieren, Sandstrahlen oder Kugelstrahlen. Außerdem umfasst die Formperipherie das Sicherstellen der Formentlüftung, nicht-permanente Trennmittel zum Auftragen auf die Formoberfläche für verbesserte Entformungseigenschaften, permanente Trennbeschichtungen für bessere Fließeigenschaften und Gradientenmischung sowie Gewindeeinsätze wie Schnappeinsätze oder Magnethalter.

Abschluss

 

Der Spritzgussformenbau ist eine hochtechnische und handwerkliche Aufgabe, wie beispielsweise die Prozesskontrolle und die Behebung von Qualitätsmängeln. Es muss Lücken beseitigen, die potenzielle Verluste während des gesamten Prozesses verursachen können. Im Moment drehen sich die Formen um zwei Materialien: Stahl und Aluminium. Formen aus diesen Materialien haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile sowie ihre spezifischen Kosten. Und die Wahl des Formmaterials hängt von vielen Faktoren ab, wie der Wirtschaftlichkeit und den zu erreichenden Produktspezifikationen.

Aber denken Sie daran, obwohl es die Innovation schon lange gibt, entwickelt sich der Bereich des Spritzgussformenbaus unter Berücksichtigung neuer technologischer Verbesserungen, Marktverwerfungen und verschiedener sozialer und wirtschaftlicher Aspekte ständig weiter. Dementsprechend sind die fünf wichtigsten Branchentrends, die den Spritzgussformenbau prägen, die Entwicklung in Richtung Nachhaltigkeit, die Erforschung verschiedener Ersatzmaterialien, Automatisierung, maschinelles Lernen und fortschrittliche Analytik.

 

 

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