Das Spritzgießen gehört zu den gebräuchlichsten Herstellungsverfahren für Kunststoffteile. Allerdings ist es eine kostspielige Angelegenheit. Der größte Teil der Kosten entsteht durch die Entwicklung der Form selbst, die in erster Linie für die Formgebung des Materials verantwortlich ist. Dies ist eine integrale Aufgabe und erfordert höchste Präzision und Genauigkeit. Deshalb muss die Form perfekt sein, um das beste Ergebnis zu erzielen.
Die Lebenserwartung einer Spritzgussform ist das Maß dafür, wie oft eine Form genau die besten Ergebnisse liefern würde, bevor sie eine dauerhafte Verformung erfährt. Zahlreiche Faktoren beeinflussen es. Am wichtigsten sind jedoch die Formklasse, die Betriebsbedingungen, die Umgebung, die Wartung und die Art der Materialien.
In diesem Text werfen wir einen kurzen Blick auf die Grundlagen der Lebensdauer von Spritzgussformen und diskutieren die Faktoren, die sich auf Leistung und Langlebigkeit auswirken, um die besten Ergebnisse zu erzielen.
Wie lange halten Spritzgussformen?
Einer der wichtigsten Faktoren, die die Langlebigkeit einer Spritzgussform beeinflussen, ist ihre Formklasse. Der Verband der Kunststoffindustrie definiert die Merkmale jeder Klasse und behält die Kontrolle über die Standards. Es gibt fünf gängige Klassen für Kunststoffspritzgussformen.
Schimmelpilzklasse 101
Klasse 101 steht für Materialien höchster Qualität und weist eine Lebensdauererwartung auf. Allerdings nutzen nur wenige industrielle Anwendungen diese Klasse, da sie so teuer ist. Im Allgemeinen ist die Formklasse 101 für Projekte mit hohen Anforderungen und erwarteten Zykluszeiten von 1,000,000 oder mehr vorgesehen. Es eignet sich auch für raue Umgebungsbedingungen und korrosive Grundmaterialien, die andere Schimmelpilzklassen schädigen können.
Schimmelpilzklasse 102
Die nächste Wahl kommt der Klasse 101 sehr nahe, ist aber nicht so teuer. Dies bedeutet natürlich, dass die Klasse 102 nicht die gleiche Lebenserwartung und die Fähigkeit hat, rauen Umgebungen standzuhalten. Es funktioniert jedoch bis zu einer Million Zyklen einwandfrei und ist im Allgemeinen eine ausgezeichnete Wahl für die Produktion mittlerer bis hoher Stückzahlen.
Schimmelpilzklasse 103
Dies ist die durchschnittliche Form gemäß Industriestandards. Die Klasse 103 kann eine maximale Lebensdauer von 500,000 Zyklen haben und ist eine gute Wahl für Produktionen mittlerer Qualität.
Schimmelpilzklasse 104
Dies ist eine niedrigere Qualitätsklasse, die bis zu 100,000 Zyklen gut funktioniert. Formen der Klasse 104 sind außerdem nicht für den Umgang mit abrasiven Materialien geeignet, da sie leicht beschädigt werden können und hohe Anforderungen an die Wartung der Formen stellen.
Schimmelpilzklasse 105
Schimmelpilze der Klasse 105 sind die kostengünstigste Schimmelpilzklasse, haben aber die niedrigste Lebenserwartung. Klasse 105 fällt in 500 Zyklen aus und ist eine allgemeine Wahl für Prototyping-Projekte und andere Anwendungen mit geringem Volumen.
Faktoren, die die Lebensdauer von Spritzgussformen beeinflussen
Neben der Formklasse und dem Material beeinflussen zahlreiche Faktoren die Gesamtlebensdauer einer Spritzgussform. Wie lange eine Spritzgussform hält, hängt davon ab, wie gut sie gewartet wird. Vorbeugende Wartung sowie Berücksichtigung von Material, Zeit und anderen Umweltfaktoren während des Lebenszyklus der Werkzeuge. Dadurch kann die Gesamtlebensdauer der Spritzgussform deutlich erhöht werden.
Hier sehen Sie einige der wichtigsten Faktoren, die die Lebensdauer einer Spritzgussform beeinflussen können.
Betriebsumgebung
Die Klasse sagt Ihnen, wie viele Zyklen die Formen maximal betreiben können, aber nicht alle halten so lange. Einer der Hauptgründe dafür ist die Gesamtumgebung.
Eine sauberere Umgebung mit wenig bis gar keinem Kontakt mit korrosiven Elementen sorgt dafür, dass die Formen am längsten halten. Im umgekehrten Fall kommt es jedoch schon sehr früh zum Versagen der Formen. Raue Elemente, Schmutz und Staub verursachen zusätzlichen Verschleiß an der Form und verringern die Gesamtleistung.
Die Zeit zwischen jedem Produktionslauf
Bei jedem Produktionslauf entsteht viel Wärme und die Form muss allen thermischen Belastungen standhalten, die der Prozess erzeugt. Die durchschnittliche Zeit zwischen den Produktionsläufen ermöglicht das Abkühlen der Form vor dem nächsten Prozess und hält die thermischen Spannungen auf einem nachhaltigen Niveau.
Wenn jedoch immer wieder dieselbe Form verwendet wird, ohne ausreichend Zeit dazwischen zu lassen, kann es aufgrund übermäßiger Belastungen und anderer Faktoren zu Schäden an der Form kommen.
Produktionszykluszeit
Im Allgemeinen kann eine schnellere Produktion mit hoher Geschwindigkeit dazu führen, dass die Form frühzeitig ausfällt. Natürlich ist die Belastung der Form bei einem langsameren Prozess geringer als bei schnelleren Prozessen. Schnellere Einstellungen können außerdem zu Fehlern beim Spannen, vorzeitigem Öffnen von Entlüftungsöffnungen und Entkopplung führen. Und andere ähnliche Fehler, die sich sowohl auf die Qualität des Produkts als auch auf die erwartete Lebensdauer des Spritzgusswerkzeugs auswirken können.
Materialien für Spritzgusswerkzeuge
Materialien für den Spritzguss spielen eine wesentliche Rolle bei der Bestimmung der Gesamtlebensdauer der Form. Materialien wie Stahl halten natürlich länger, sind aber auch teuer. Andererseits wären weichere Materialien wie Aluminium schneller und kostengünstiger auf Kosten der Qualität und Lebensdauer.
Ein weiteres wichtiges Element ist die Fähigkeit der Form, mit korrosiven Elementen umzugehen. Aluminium bildet auf seiner Oberfläche eine natürliche Oxidschicht, die ihm eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber vielen korrosiven Materialien verleiht. Andererseits schneidet Stahl auch im Umgang mit korrosiven Elementen gut ab. Allerdings liegt es immer noch hinter Aluminium zurück und ist für solche Fälle nicht die natürliche Wahl.
Schimmelpilzoberflächenbehandlung
Im Spritzgussprozess, sind die Spannungen beim Auswerfen des Teils am höchsten. Die Oberfläche der Form spielt eine entscheidende Rolle dabei, wie einfacher das Auswerfen wäre. In vielen Anwendungen empfehlen Experten die Verwendung einer PVD-Beschichtung auf der Oberfläche, um den Auswurfvorgang zu erleichtern.
Ebenso kann es sehr hilfreich sein, die Oberfläche sauber und glatt zu halten, selbst wenn keine PVD-Beschichtung vorhanden ist. Das Spritzgussveredelung ist Teil des regelmäßigen Wartungsprotokolls für Formen, die beim Spritzgießen verwendet werden. Eine glatte und saubere Oberfläche stellt sicher, dass das Produkt frei von Mängeln ist und erhöht die Lebenserwartung der Form.
Richtige Gestaltung der Formstruktur
Designelemente wie der Wärmeausgleich, das Anschnittsystem und andere können dazu beitragen, dass Spritzgussformen ihr volles Potenzial entfalten. Thermische Spannungen gehören zu den häufigsten Ursachen für Schimmelversagen und -einschleppung Werkzeugkonstruktion Elemente wie geeignete Entlüftungsöffnungen, um sie zu reduzieren, können die Wahrscheinlichkeit einer Verlängerung der Formlebensdauer erheblich erhöhen.
Ebenso kann das Hinzufügen von Elementen wie einer Schubführung oder einer anderen Komponente zur Erleichterung des Auswerfens die Gesamtbelastung der Form verringern und eine lange Lebensdauer ermöglichen.
Vorbeugende Wartung
Natürlich verlieren aufwändige Designs, Oberflächenbehandlungen und alle anderen Elemente mit der Zeit ihre Wirksamkeit und erfordern möglicherweise einige Reparaturen. Mit einem wirksamen Protokoll zur vorbeugenden Wartung können Spritzgussformen auch nach einigen Schäden ihre Lebenserwartung erreichen.
Auch eine vorbeugende Wartung kann viele Ressourcen einsparen, da Formen sehr teuer sein können. Daher ist eine regelmäßige Inspektion, Reinigung, Entlackung und Reparatur kostengünstiger, auch wenn die Form längere Zeit außer Betrieb sein muss.
Mängel, die die Lebensdauer des Spritzgusswerkzeugs verkürzen
Selbst die saubersten Umgebungen, in denen alle Protokolle befolgt werden, um die maximale Lebenserwartung der Spritzgussform zu gewährleisten, sind mit häufigen Fehlern behaftet.
Einige der häufigsten Schimmeldefekte Dies kann aufgrund der Diskrepanz zwischen geeignetem Material und Formtyp oder aufgrund der Unerfahrenheit der Bediener passieren. In beiden Fällen können diese Mängel erhebliche Auswirkungen auf die Produktion und die Lebenserwartung der Form haben.
Stromlinien
Fließlinien sind das Ergebnis einer Variation in der Abkühlgeschwindigkeit des Kunststoffs, die aufgrund von Verunreinigungen und anderen Faktoren wie der Variation in der Dicke des Teils auftritt.
Einfallstellen
Dieser Fehler tritt besonders häufig bei Teilen mit Kanten oder Spalten auf. Einfallstellen entstehen durch schnelles Abkühlen in einem Teil der Form während des Fließens, wodurch Krater oder kleine Vertiefungen auf dem Teil entstehen. Solche Teile lassen sich nur sehr schwer auswerfen und können die Form während des Prozesses beschädigen.
Brandflecken
Dies ist ein häufiger Fehler bei der Hochgeschwindigkeitsproduktion. Brandflecken entstehen durch übermäßige Erwärmung einiger Teile der Form, was in einigen extremen Fällen sowohl das Teil als auch die Form unbrauchbar macht.
Schichtablösung
Zu einer Delaminierung kommt es, wenn sich das Teil während der Produktion in Schichten aufspaltet. Durch diesen Fehler entsteht eine abrasive Oberfläche, die beim Auswerfen den Hohlraum oder andere Teile der Form beschädigen kann.
Blinken (Flash)
Blinken (Flash) ist der überschüssige Kunststoff, der durch die Seiten der Trennfuge aus der Form austritt. Im Allgemeinen bleiben die Seiten der Form anfällig und anfällig für Beschädigungen, da der Kunststoff daran haften bleiben und Probleme verursachen kann, wenn sie korrosive Elemente enthält.
Stahl- vs. Aluminium-Spritzgussformen
Wenn es um die Langlebigkeit von Spritzgussformen geht, wird viel darüber diskutiert, ob Aluminium oder Stahl die richtige Wahl ist. Die richtige Antwort hängt von den spezifischen Parametern der Anwendung, dem verfügbaren Budget und vielem mehr ab. Allerdings wird Aluminium im Allgemeinen nicht für Spritzgussformen bevorzugt, obwohl es weicher und kostengünstiger ist.
Der Hauptgrund dafür ist die Langlebigkeit. Aluminium ist eine ausgezeichnete Wahl für Formen der Klasse 105, die für den Prototypenbau bestimmt sind. Allerdings erfordert die Massenproduktion eine Haltbarkeit, die Aluminium nicht bieten kann. Stahl hingegen verfügt über diesen Faktor und eignet sich perfekt für die Massenproduktion.
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