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Spritzgusswerkzeug - Wie können Sie Kosten reduzieren?

by Bernhard Ulbl

Das Spritzgießen ist eines der bedeutendsten Verfahren in der Kunststoffverarbeitung. Einer der großen Vorteile beim Spritzgussverfahren ist, dass die Formgebung in einem Arbeitsgang vom Rohstoff direkt zum Fertigteil erfolgt. Dadurch können die Kunststoffteile im Vergleich zu anderen Verfahren sehr kostengünstig hergestellt werden. Jedoch ist für das Spritzgussverfahren ein Werkzeug erforderlich. Oftmals stellen die anfänglich hohen Investitionskosten für Spritzgusswerkzeuge eine große Hürde für die Entscheidung der Projektumsetzung dar. Speziell bei kleinen Stückzahlen wird oft ein anderes Fertigungsverfahren verwendet.


Kosten-sparen-beim-Spritzgusswerkzeug

Inhaltsverzeichnis:
Fünf Tipps um die Werkzeugkosten erheblich zu reduzieren
1. Spezifizieren Sie Ihre Anforderungen
2. Verwenden Sie Stamm- und Familienwerkzeuge 
3. Konstruieren Sie spritzgussgerecht
4. Wir empfehlen unseren 3-Stufen-Prozess 
5. Definieren Sie sinnvolle Toleranzen
Fazit

5 Tipps um die Werkzeugkosten erheblich zu reduzieren!

Mit diesen 5 Tipps können Sie die Werkzeugkosten erheblich reduzieren und Ihr Projekt auch bei niedrigen Stückzahlen im Spritzgussverfahren umsetzen.

1. Spezifizieren Sie Ihre Anforderungen

Schon vor der Projektphase sind einige wichtige Punkte zu beachten. Hierfür empfiehlt es sich im Vorfeld Ihre Anforderungen genau zu spezifizieren. Bei Bedarf empfehlen wir ein Lastenheft zu erstellen. Dieses können Sie Ihren Anfrageunterlagen beifügen und dadurch kann Ihr Projekt optimal und kostengünstig angeboten werden.

a. Maximal erforderliche Stückzahl

Für eine optimale Werkzeugauslegung ist die erforderliche Stückzahl notwendig, diese Information beeinflusst die Werkzeugkalkulation erheblich. Mit einer genauen Ausbringungsmenge bzw. Standzeit des Werkzeuges können die nachfolgenden Fragen beantwortet und dementsprechend kann das Spritzgusswerkzeug optimal ausgeführt werden. Welches Werkzeugmaterial wird verwendet? Aluminium oder Stahl? Gehärteter oder ungehärteter Werkzeugstahl?

Nicht nur die Auswahl des Werkzeugmaterials ist abhängig von der maximalen Ausbringungsmenge des Spritzgusswerkzeuges, sondern auch die Auslegung des Werkzeuges hinsichtlich des Einsatzes von Schieberkomponenten oder Losteilen. Sollten Sie nur eine kleine Stückzahl von Spritzgussteilen benötigen, dann gibt es unter anderem die Möglichkeit das Werkzeug mit Losteilen auszuführen. Diese Losteile werden bei jedem Spritzzyklus händisch in das Spritzgusswerkzeug eingelegt und wieder gemeinsam mit dem Kunststoffteil entformt ohne die Bauteilqualität zu beeinflussen. Diese Vorgehensweise wird auch häufig bei Spritzgussteilen mit Kunststoffgewinden angewendet. Hierbei erspart man sich eine aufwändige und kostenintensive Gewindeausdreheinheit für das Spritzgusswerkzeug. Mit solchen Losteilen können Sie nicht nur die Werkzeugkosten senken, sondern es kann auch die Fertigungszeit des Werkzeuges dementsprechend reduziert werden.

Zusammengefasst kann eine definierte maximale erforderliche Stückzahl sowohl die Werkzeugkosten als auch die Fertigungszeit maßgeblich beeinflussen.

Werkzeugformplatten

b. Materialauswahl bzw. Materialanforderungen

Die Auswahl des passenden Materials für Ihren Spritzgussteil ist eine der wichtigsten Entscheidungen für Ihr Projekt. Dementsprechend muss die Teilekonstruktion und auch das Spritzgusswerkzeug ausgelegt werden. Es gibt kein schlechtes Material, jedoch aber für die spezielle Anwendung den falschen Werkstoff. Wichtig bei der Materialauswahl ist, dass die Anforderungen an das Material definiert. Zusätzlich sollten auch die verarbeitungstechnischen sowie die umweltbedingten Einflussfaktoren mitberücksichtigt werden. Eine falsche Materialauswahl kann im schlimmsten Fall eine Neufertigung des Werkzeuges bedeuten, da die Kunststoffe ein unterschiedliches Schwindungsverhalten haben. Um diese Zusatzkosten und auch Terminverzögerungen zu vermeiden, empfehlen wir eine sorgfältige Auswahl des geeigneten Materials und bei Bedarf die Beratung von einem erfahrenen Kunststoffexperten.

Expertengespräch Kunststofftechnik

2. Verwenden Sie Stamm- und Familienwerkzeuge

Kosteneinsparung erzielen Sie auch bei Verwendung von Stamm- und Familienwerkzeugen. Vor allem bei ähnlich großen Bauteilen empfiehlt es sich Stammformen zu verwenden. Hierfür kann ein und derselbe Formenaufbau für mehrere Bauteile verwendet werden. Es sind nur die unterschiedlichen formgebenden Bereiche neu zu fertigen.

Sollten Sie ein Projekt haben, bei dem es mehrere Spritzgussteile gibt, dann bedeutet es nicht, dass Sie für jedes Teil ein eigenes Werkzeug benötigen. Hierfür können mehrere Teile in einem Werkzeug zusammengefasst werden. Auch wenn die Bauteile nicht aus dem gleichem Kunststoff gefertigt werden sollen oder wenn Sie unterschiedlich groß sind, ist ein Familienwerkzeug oftmals möglich.

Spritzguss-Formeinsatz

3. Konstruieren Sie spritzgussgerecht

Einer der wichtigsten Punkte, um Kosten zu reduzieren, ist die spritzgussgerechte Artikelkonstruktion. Hierbei können Sie nicht nur die Werkzeugkosten durch nachträgliche Änderungen reduzieren, sondern auch die Teile- und Montagekosten wesentlich beeinflussen.

Es gibt eine Vielzahl an möglichen Problemen beim Spritzgießen. Diese erkennt man spätestens bei der Fertigung der ersten Musterteile. Doch das ist viel zu spät und bedeutet meistens kostenintensive Änderungskosten. Die meisten Probleme lassen sich durch die nicht spritzgusskonforme Artikelkonstruktion rückführen wie beispielsweise Einfallstellen, Lunkerbildung, Bauteilverzug, etc. Aus diesem Grund empfehlen wir bei der Erstellung einer spritzgussgerechten Artikelkonstruktion die Einbindung eines Spritzgussexperten bzw. erfahrenen Produktionspartners. Dieser kann im Vorfeld mittels Simulationen mögliche Probleme erkennen. Zusätzlich sollte vor der Werkzeugfertigung ein DFM-Report, welchen Hintsteiner kostenlos bereitstellt, berücksichtigt werden. Diese Unterstützung sollten Sie so früh als möglich in Anspruch nehmen, da Sie somit die Möglichkeit haben, die Artikelgeometrie dementsprechend anzupassen. Dadurch können Sie das Risiko von nachträglichen Änderungskosten sowie höhere Teile- und Montagekosten beachtlich minimieren.

4. Wir empfehlen unseren 3-Stufen-Prozess

Bei der Herstellung von komplexen Spritzgussteilen empfehlen wir unseren 3-Stufen-Prozess.

Dadurch können Sie:

  • Projektrisiken minimieren
  • Produktanlaufprozess verkürzen
  • Zeitaufwendige Änderungsschleifen reduzieren
  • Kostenintensive Änderungen des Spritzgusswerkzeuges vermeiden

Diesen 3-Stufen-Prozess haben wir Ihnen detailliert im folgenden Video veranschaulicht.

5. Definieren Sie sinnvolle Toleranzen


Bei der Definition von Bauteiltoleranzen ist darauf zu achten, dass diese fertigungstechnisch sowie auch wirtschaftlich sinnvoll definiert werden. Häufig werden Toleranzanforderungen an eine spanende Herstellung übernommen. Es ist zu beachten: Enge Toleranzen kosten Geld!

Die Herstellung eines Spritzgusswerkzeuges mit hohen Toleranzanforderungen stellt keine große Herausforderung dar. Jedoch muss berücksichtigt werden, dass vor allem bei unterschiedlichen Wandstärken oder Werkstoffen, die Maßhaltigkeit eines Spritzgussteils sehr große Einflussfaktoren hat. Die Formschwindungswerte sind richtungs- und dickenabhängig. Das bedeutet, dass vor allem bei glasfaserverstärkten Kunststoffen der Unterschied zwischen Längs- und Querorientierung der Glasfasern einen erheblichen Unterschied im Schwindungsverhalten sowie auch in der Maßungenauigkeit aufweist. Zusätzlich sollten die Umwelteinflüsse wie beispielsweise die Wärmeausdehnung oder Feuchtigkeitsaufnahme des Kunststoffes bei der Tolerierung des Spritzgussteils berücksichtigt werden.

Wir empfehlen, dass man die Toleranzen nicht so eng wie möglich, sondern so groß wie erforderlich definiert. Hierfür können als Referenzwerte die Tolerierung der Formteiltoleranzen nach DIN16742 herangezogen werden.

Spritzgusswerkzeug-Kosten

Fazit: Die Kosteneinsparung bei Spritzgusswerkzeugen liegt auch in Ihren Händen

Spritzguss ist nicht nur für große Stückzahlen geeignet. Sie können die großen Vorteile des Fertigungsverfahrens Spritzguss wie beispielsweise die sehr gute Reproduzierbarkeit, große Materialvielfalt, geringe Teilekosten, etc. auch bei kleineren Stückzahlen nutzen.

Hierfür ist es erforderlich, dass Sie im Vorfeld Ihre Anforderung an das Spritzgussteil klar definieren. Mit einer rechtzeitigen Einbindung eines Produktionspartners mit dementsprechenden Knowhow im Bereich Spritzguss können Sie die Kosten für Spritzgusswerkzeuge erheblich reduzieren und Ihr Projekt erfolgreich abschließen.

Als Komplettanbieter im Bereich Kunststofftechnik für Prototypen und Kleinserien kann Sie Hintsteiner in allen Bereichen unterstützen.

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Bernhard Ulbl

Geschäftsführer Bereich Kunststofftechnik Tooling-Components Hintsteiner GmbH

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