Wandstärke von Kunststoffteilen: Die am meisten empfohlene Referenz
Einleitung
Spritzgegossene Teile können komplex in der Herstellung sein. Für beste Ergebnisse müssen Designer den Formprozess, Best Practices für Design for Manufacturing (DFM) und die Bedeutung der Materialauswahl verstehen. Einer der Schlüsselfaktoren, die berücksichtigt werden müssen, ist die Wandstärke des Teils.PEDie optimale Wandstärke für ein spritzgegossenes Teil ist ein Kompromiss zwischen Kosten und Formbarkeit. Ein einzelnes Teil kann in großen Mengen relativ kostengünstig sein, aber selbst ein kleiner unnötiger Materialanteil kann erhebliche Auswirkungen auf die Gesamtkosten des Projekts haben. Die Optimierung der Wandstärke reduziert die Gesamtmasse des Teils, muss aber sorgfältig erfolgen. Andernfalls erhalten dünne Wände möglicherweise keinen richtigen Materialfluss in der Form, während zu dicke Wände zu Einfallstellen und verzogenen Oberflächen führen können. Beide Fälle führen zu übermäßigen Ausschussraten, aber durch Befolgen empfohlener DFM-Richtlinien können Sie Teile mit genau richtigen Wänden erstellen – weder zu dick noch zu dünn. Optimierte Wände kühlen auch schneller ab und reduzieren Zykluszeiten. Je kürzer die Zykluszeit zwischen den Teilen, desto geringer sind die Produktionskosten, da mehr Teile pro Stunde Maschinenzeit geformt werden können. Da übermäßig dicke Wände länger zum Abkühlen brauchen, erhöhen sie die Formkosten. Letztendlich hat die Wandstärke einen direkten Einfluss sowohl auf die Kosten als auch auf die Projektzeitpläne.
Fehler, die durch falsche Wandstärke verursacht werden
Die Optimierung der Wandstärke verhindert verschiedene Probleme beim Spritzgießen. Die häufigsten Probleme, die sich aus der Wandstärke ergeben, sind unten aufgeführt:: Einfallstellen können mehrere Ursachen haben, aber die häufigste ist eine zu dicke Wand. Da das Harz von außen abkühlt, bleibt das Material im Inneren vollständig geschmolzen, auch nachdem die äußeren Oberflächen erstarrt sind. Wenn der Kern langsam abkühlt, zieht er sich zusammen und zieht die Außenflächen nach innen, wodurch Vertiefungen entstehen. Der Effekt ist besonders auf flachen Oberflächen sichtbar. In den meisten Fällen sind dünnere, durch Rippen gestützte Wände besser als dickere Wände. Rippen verursachen keine Einfallstellen und die Struktur verbraucht auch weniger Material.
Leerstellen (Short Shots)
: Leerstellen treten auf, wenn Kunststoff erstarrt, bevor die Form vollständig gefüllt ist. Dafür gibt es viele mögliche Ursachen, einschließlich der Wandstärke. Wenn eine Wand zu dünn ist, fließt der Kunststoff nicht schnell genug, um die gesamte Form zu füllen, bevor er erstarrt.
Verzug:Spritzgegossene Teile verziehen sich, wenn ihre inneren Spannungen nicht ausgeglichen sind. Diese Ungleichgewichte können durch ungleichmäßige Wandstärken verursacht werden. Wenn beispielsweise auf einen dünnen Wandabschnitt abrupt ein deutlich dickerer Abschnitt folgt, kühlen die beiden unterschiedlich schnell ab. Der dickere Abschnitt kühlt langsamer ab als der dünnere Abschnitt, verursacht ungleiche Schrumpfung und verformt die Struktur.PEWandstärken für verschiedene MaterialienPEEmpfohlene Wandstärke
InZoll
mm ABS0,045 – 0,140
1,14 – 3,56
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Acetal |
0,030 – 0,120 |
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0,76 – 3,05Acryl |
0,025 – 0,150 |
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POM |
Flüssigkristallpolymer |
0,030 – 0,120 |
|
0,76 – 3,05 |
Polycarbonat |
0,040 – 0,150 |
|
1,91 – 25,4 |
Fließwegverhältnis |
ABS |
|
0,76 – 2,92 |
Polycarbonat |
0,040 – 0,150 |
|
1,02 – 3,81 |
Polyester |
0,025 – 0,125 |
|
0,64 – 3,18 |
Polyethylen |
0,030 – 0,200 |
|
0,76 – 5,08 |
Polyethylensulfid |
0,020 – 0,180 |
|
0,51 – 4,57 |
Polypropylen |
0,025 – 0,150 |
|
0,64 – 3,81 |
Polystyrol |
0,035 – 0,150 |
|
0,89 – 3,81 |
Fließwegverhältnisse |
Jedes Material hat eine maximale Fließlänge für einen gegebenen Einspritzdruck und eine gegebene Wandstärke – dies wird als Fließverhältnis bezeichnet. Dünne Wände größerer Länge erfordern größeren Druck, was größere Spritzgießmaschinen und robustere Werkzeuge erfordert, was beides die Kosten erhöht. Unten finden Sie Fließwegverhältnisse für einige gängige Kunststoffe. |
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Kunststoff |
Fließwegverhältnis |
ABS |
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30 – 50 |
PS |
200 – 250 |
PC
30 – 100200 – 300PE250 – 275
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PMMA |
130 |
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POM |
100 – 200 |
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PA |
140 – 340 |
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Konstruktionsrichtlinien für die Wandstärke von Teilen |
Bei minimalen Wandstärken gibt es eine Reihe von Konstruktionstechniken, die die Festigkeit des Teils optimieren können. Dazu gehören die Verwendung von Rippen und Versteifungen, Buchsen, Entformungsschrägen, Rundungen an Ecken und glatte Wandstärkenübergänge. |
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Rippen/Versteifungen |
: Rippen und Versteifungen werden verwendet, um Wände, Buchsen und andere freistehende Merkmale in spritzgegossenen Teilen zu unterstützen. Rippen ermöglichen hauptsächlich die Reduzierung der Wandstärke, ohne die Festigkeit des Teils zu beeinträchtigen. |
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Buchsen |
: Buchsen sind zylindrische Merkmale, die Befestigungslöcher verstärken. Sie sollten denselben Wandstärkerichtlinien wie Standardwände folgen. |
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Entformungsschrägen: |
Entformungsschrägen ermöglichen die ordnungsgemäße Entformung von Teilen aus Werkzeugen. Wände und Rippen müssen Entformungsschrägen von 0,5 % bis 1 % pro Seite aufweisen. |
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Ecken: |
Ecken sollten abgerundet werden, um übermäßige Spannungskonzentrationen zu vermeiden. |
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Wandstärkenübergang: |
Wände müssen glatt zwischen den Wandstärken übergehen, um Probleme wie Einfallstellen und Verzug zu vermeiden. |
Schlussfolgerung:
Die Wandstärke eines spritzgegossenen Teils ist ein kritischer Faktor, der sowohl die Qualität als auch die Kosten der Produktion beeinflusst. Durch die Befolgung empfohlener DFM-Richtlinien können Designer Teile mit genau richtigen Wänden erstellen – weder zu dick noch zu dünn.
