Was bestimmt die kosten einer spritzgussform?

Das Spritzgießen wird für die Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet. Eine Schlüsselkomponente ist die Spritzgussform, die sich bei richtiger Konstruktion sowohl für die Herstellung großer Produkte als auch für die Herstellung von Teilen mit einem Gewicht von mehreren Millionen Pfund eignet. In diesem Artikel gehen wir der Frage nach, was ihre Kosten beeinflusst.

Was ist eine Spritzgussform? Welche Funktionen erfüllt sie?

Das Spritzgießwerkzeug ist das wichtigste Bauteil für die Herstellung von Kunststoffprodukten im Spritzgussverfahren. Sie gibt dem Formteil, das im Zylinder der Spritzgießmaschine plastifiziert wird, seine Form. Eine weitere Aufgabe des Werkzeugs ist die Kühlung des in die Kavitäten eingespritzten Materials. Dabei geht es um die gleichmäßige und effiziente Ableitung von Wärme aus dem heißen, flüssigen Material. Eine letzte wichtige Funktion des Spritzgießwerkzeugs ist die Möglichkeit, das fertige Formteil aus der Form zu entnehmen. Dieser Vorgang sollte so schnell wie möglich erfolgen, um die Produktionszeit zu verkürzen, und zwar auf eine wiederholbare Weise, die die Qualität der Endprodukte nicht beeinträchtigt.

Formenbau

Die Spritzgussform ist ein sehr komplexes Werkzeug, das aus vielen Systemen besteht. Wir unterscheiden zwischen den folgenden Funktionssystemen:

• Leistenmuffen,
• Einfüllsystem,
• Kühlsystem,
• Formteil- und Barrenauswurfsystem,
• Führungs- und Befestigungselemente für die Formhälften,
• Disketten- und Segmentlaufwerke (falls vorhanden),
• Gehäuse.

Was beeinflusst die Kosten für die Herstellung einer Spritzgussform?

Hochwertiger Stahl

Spritzgussformen werden aus hochwertigem Stahl hergestellt, so dass sie eine Lebensdauer von bis zu Millionen produzierter Stücke haben. Die geeignete Metallart wird individuell für das Teil ausgewählt. Dies hängt u.a. von Dies hängt unter anderem von seinem Gewicht, seiner Geometrie und dem Material ab, aus dem es hergestellt wird. Jedes zeichnet sich durch eine unterschiedliche Verarbeitungsschwindung aus, so dass die Form auf der Grundlage von Berechnungen der Spannungen und Dehnungen des Materials ausgelegt wird.

Spezielles Werkzeug für einen bestimmten Produktionslauf

Aufgrund der unterschiedlichen Geometrien der Details ist es notwendig, in separate Formen zu investieren, die auf die spezifischen Designanforderungen zugeschnitten sind. Leider ist es nicht möglich, Teile mit sehr unterschiedlichen Geometrien, Größen und Gewichten in einer Form herzustellen. Nur in einigen Fällen können 2 verschiedene Details in einer Form hergestellt werden. Diese Kosten sind einmalig und die hergestellten Formen sind Eigentum des Kunden.

Materialverfügbarkeit und Preis

Ein weiterer Aspekt, der sich auf die Kosten der Gussform auswirkt, ist die Verfügbarkeit und der Preis des für die Herstellung der Gussform benötigten Metalls selbst. Sowohl die Preise für Stahl als auch für Kunststoffe sind in den letzten Jahren erheblich gestiegen.

Konstruktion der Spritzgussform

Der Entwurf einer Form ist zeitaufwendig, und die Konstrukteure müssen erfahren sein. Das herzustellende Teil mag vom Design her einfach erscheinen, aber die gewünschte Form und die dafür benötigte Spritzgussform sind oft sehr komplex.

Volumen des Hohlraums

Sie bezieht sich auf die Größe der Kavitäten in der Form. Je mehr Kavitäten oder Kavitätenvolumen das Werkzeug benötigt, desto länger ist die Presszeit, was den Produktionsprozess verlangsamt und zu höheren Kosten führt.

Produktionsmethoden im Spritzgussverfahren

Nicht zu vergessen ist auch die Notwendigkeit, verschiedene Maschinentypen für die Bearbeitung der entworfenen Form einzusetzen. Auch dies verursacht Kosten, die sich wiederum auf die Kosten einer Spritzgussform auswirken. Die gängigsten Produktionsmethoden sind:

• CNC-Bearbeitung
  CNC-Maschinen werden häufig zur Bearbeitung von rostfreiem Stahl eingesetzt. Bei der CNC-Bearbeitung wird das Material mithilfe eines rotierenden Werkzeugs und eines festen Teils abgetragen. Durch die maschinelle Bearbeitung können Formen hergestellt werden, bei denen die Gestaltung der Kavität sehr komplex ist. Diese Werkzeuge ermöglichen ein hohes Maß an Präzision, was besonders bei kleinen Teilen wichtig ist. Ihr Einsatz erfordert entsprechende Fähigkeiten und die Vorbereitung des Arbeitsbereichs.
• Elektrische Funkenerosion (EDM)
  Die EDM-Methode wird in der Regel zur Herstellung sehr komplexer Formen verwendet, die mit Standardbearbeitungsmethoden nicht einfach reproduziert werden können. Dabei werden ein Werkstück und eine Werkzeugelektrode verwendet, um die gewünschte Form zu erzeugen. Die Werkzeugelektrode und die Werkstückelektrode sind durch eine dielektrische Flüssigkeit getrennt und werden mit Spannungen beaufschlagt, die wiederholte Stromentladungen verursachen. Die Entladungen sind für die Formgebung der Werkstückelektrode in die endgültige Form verantwortlich. Die EDM-Bearbeitung ist sehr genau und erfordert in der Regel keine zusätzlichen Nachbearbeitungsschritte.

Spritzgussformen – Arten von Systemen

Eines der wichtigsten Kriterien für die Unterteilung von Spritzgießwerkzeugen für die Kunststoffverarbeitung ist die Unterscheidung zwischen Kaltkanal- und Heißkanalsystemen. Was sind die Merkmale der beiden ?

Kaltkanal-System (ZK)

• höheres Einspritzvolumen;
• mehr Energie erforderlich, um mehr Kunststoff zu plastifizieren;
• die Bildung eines Barrenabschnitts, oder sogen. „Barren“, der die Trennung von den Fertigerzeugnissen (wenn der Barren nicht selbstabziehend ist, muss ein Bediener eingesetzt werden, um ihn manuell zu entfernen), das Mahlen der Barren und die Rückführung der Mühle in die Produktion umfasst. Alle diese Tätigkeiten sind mit zusätzlichem Personaleinsatz und zusätzlichem Stromverbrauch verbunden;
• Nicht alle Kunststoffe sind recycelbar und wiederverwendbar; in diesem Fall entsteht Abfall, der in der Regel sehr teuer ist,
• Der Vorteil von Kaltkanalformen ist ihr Preis, da sie wesentlich günstiger sind als Warmkanalformen.

Heißkanal-System (GK):

• Dieses System ist im Vergleich zu einem Kaltkanalsystem empfindlicher gegenüber jeder Art von Verunreinigung im Kunststoff;
• wird das Fräsen in diesen Formen nicht empfohlen;
• Das GK-System braucht vom Einschalten bis zur Betriebsbereitschaft Zeit – es muss die richtige Temperatur erreichen;
• Ein großer Nachteil dieser Formen ist auch ihr Preis, da die Heizungen und andere Komponenten mehr Energie verbrauchen als bei ZK-Anlagen;
• Dieser Formentyp wird in der Regel für die Massenproduktion mit vollständiger Automatisierung des Prozesses gewählt;
• Ein äußerst wichtiger Bestandteil der Form ist das Kühlsystem, da die Effizienz der Form davon abhängt. Wenn die Form in kurzen Zyklen läuft, d. h. in weniger als 10 Sekunden, dann sollte das Kühlsystem der Form hocheffizient sein. Denn das Werkzeug ist eine Art Wärmetauscher, der die Wärme aus dem in die Anschnittkavität eingespritzten Kunststoff abführen muss. Dadurch wird sichergestellt, dass das Formteil eine ausreichende Steifigkeit erreicht, damit es aus der Form herausgeschoben werden kann und die richtige Form und Abmessung erhält;
• Eine weitere Funktion des Werkzeugs ist die Entformung der Formteile, wofür das Auswerfersystem verwendet wird. Das Ausdrücken von Formteilen aus der Form ist mit gewöhnlichen Auswerfern (in der Regel runde Stangen oder eine Schälleiste) möglich;
• Der Durchmesser von Auswerfern ist in der Regel so groß wie möglich, um das Formteil beim Auswerfen nicht zu durchstoßen. Dieses Problem tritt bei Platten und Stempeln nicht auf;
• Manchmal wird das Auswerfen von Formteilen durch einen Druckluftstrahl unterstützt, der ebenfalls dazu dient, eine Verformung des Formteils zu verhindern und die Zeit bis zur Entnahme des Teils aus der Form zu verkürzen.

Sonstige Kosten des Kunststoffspritzgießens

Das Spritzgießen ist eine weit verbreitete Technologie. Die Produktion im Spritzgussverfahren stellt häufig den größten Kostenfaktor des gesamten Prozesses dar. Andere Faktoren, die den Endpreis beeinflussen, sind unter anderem:

• Teilegröße: Je größer das zu gießende Objekt oder Teil ist, desto größer muss die Form sein, um das Teil aufzunehmen. Für große Teile wird in der Regel mehr Spritzgussmaterial benötigt, um den Produktionszyklus abzuschließen. Daher sind größere Formen in der Regel mit höheren Kosten verbunden als die Herstellung der gleichen Form mit kleineren Abmessungen.
• Entwurf von Teilen: Komplexe Teiledesigns mit fortschrittlichen Geometrien erfordern komplexe Formen für ihre Herstellung. Die Formen haben in der Regel 2 Seiten: die A-Seite und die B-Seite. Die A-Seite, auch als kosmetische Seite bezeichnet, ist in der Regel die Seite, die der Benutzer sieht. Von der A-Seite wird erwartet, dass sie glatt und ästhetisch ansprechend ist. Die B-Seite enthält versteckte Strukturen, die die Verwendung von Teilen unterstützen. Die Struktur der B-Seite kann Rippen, Vorsprünge usw. enthalten. Ihre Oberfläche ist in der Regel viel rauer als die der Seite A. Komplexe Entwürfe, die Hinterschneidungen enthalten, können auch die Kosten der Form erhöhen.
• Produktionsvolumen: Die Anzahl der im Spritzgussverfahren herzustellenden Teile bestimmt die Produktionstechnologie und die Qualität des zur Herstellung der Form verwendeten Materials. Für Projekte mit geringen Stückzahlen können bearbeitete Aluminiumformen erforderlich sein, während für große Produktionsmengen hochwertige Stahlformen benötigt werden.

Beispiele für den Einsatz von Spritzgießwerkzeugen

• Komponenten für Haushalts- und Gewerbegeräte
• Beschläge
• Kappen
• Medizinische Testkassetten
• Spulen
• Rosetten
• Möbelkomponenten (z.B. Füße)
• Gummi-Elemente
• Endkappen
• Kabelanschlüsse
• Blöcke für Kinder
• elektronische Komponenten
• Alltagsgegenstände
• Komponenten für die medizinische Industrie (z. B. Testkassetten)
• Boxen Möbelelemente
• Türstützen

Zusammenfassung

Der Preis einer Spritzgussform hängt von vielen Faktoren ab, die bereits in der Entwurfsphase festgelegt werden müssen. Es ist nicht möglich, eine Form zur Herstellung von Teilen mit einer anderen Form und Geometrie zu verwenden. Deshalb achten wir in der Zusammenarbeit mit dem Kunden sehr darauf, dass die Annahmen bei der Produktion genau umgesetzt werden.

Sie fragen sich, wie Sie die Kosten für Spritzgussformen für Ihre Produkte optimieren können? Beraten Sie Ihr Projekt mit uns und holen Sie sich das nötige Wissen, um bei Ihrer Produktion zu sparen.