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Rapid Tooling für den Dreikomponenten-Spritzguss. Ziel: Geometrie- und Materialqualifizierung

Anwendungsfall: RAPID TOOLING FÜR 3C IM

ein Satz 3D-gedruckter Spritzgusseinsätze

UNSERE AUFGABE

Testen und Qualifizieren verschiedener Spritzgussmaterialien auf Mehrkomponentenkompatibilität und Validierung der Werkzeuggeometrie für eine effiziente Produktion.

    • Verwendeter Drucker: UnionTech Pilot 250

    • Auflösung: 100 µm

    • Druckmaterial: Somos® Perfom Reflect

    • Materialeigenschaften: Hohe Steifigkeit, mechanische Festigkeit und Wärmeformbeständigkeit; Aufgrund der Oberflächenqualität und Haltbarkeit für den Spritzguss geeignet

    • Druckdauer: Ungefähr 30 Stunden pro Werkzeugsatz

    • Verwendete Maschine: Wittmann Battenfeld HM 800.

    • Hauptmerkmale:

      • 80 t Schließkraft

    • Injektionsparameter:

      • Druck: 2000 bar.

      • Massetemperatur: 300 °C.

      • Formtemperatur: 80 °C.

    • IM-Komponenten:

      • Es wurden 3 verschiedene Arten von Polycarbonat für eine Variation der Additive im 3-Komponenten-Teil verwendet.

    • IM-Zyklen:

      • Pro Werkzeug/Komponente: ≥ 200

a hand holds an injection-moulded round component, in the background a screen with thermal camera image

DETAILLIERTE EINBLICKE

Lichtstreuung verhindern: Die Notwendigkeit mehrerer Komponenten

a hand with yellow nail polish holds an injection moulding component

Das Mehrkomponenten-Spritzgießen ist eine essentielle, bewährte Technik für Produkte, die divergente Eigenschaften vereinen sollen. Ein prägnantes Beispiel hierfür sind Zahnbürsten: Ein festes Material verleiht ihnen die notwendige Stabilität während der Benutzung, wohingegen ein umgebendes, weiches Material den Benutzerkomfort signifikant erhöht.

Integration mehrerer Materialien

Bei unserer speziellen optischen Anwendung war es unerlässlich, Lichtstreuung zu eliminieren. Diese grundlegende Anforderung war der Auslöser für die Entscheidung, einen durchscheinenden Abschnitt in einer undurchsichtigen Komponente einzukapseln, um Klarheit und Präzision in der Funktion des Endprodukts zu gewährleisten.

Lichtstreuung verhindern

Für unser Projekt war Polycarbonat (PC) aufgrund seiner robusten mechanischen Eigenschaften (Härte und Festigkeit) sowie seiner Chemikalien- und Hitzebeständigkeit das Material der ersten Wahl. Für die Hülle, die unserem Teil Stabilität verleiht, wurde dieses PC verwendet. Für die innere Scheibe, die in der optischen Anwendung eine entscheidende Rolle spielt, wurde hingegen eine PC-Variante mit einem höheren Brechungsindex benötigt. Diese beiden unterschiedlichen, nahezu transparenten PC-Typen wurden durch eine dritte PC-Variante ergänzt, in die ein Lichtblocker eingebettet war, um die differenzierten Anforderungen der Anwendung zu erfüllen.

Die Auswahl von Polycarbonat für optische Anwendungen

Die Materialkompatibilität ist in diesem Prozess entscheidend. Die ausgewählten Polymere müssen in ihrer chemischen Zusammensetzung ähnliche funktionelle Gruppen aufweisen, um eine ausreichende Haftung zu gewährleisten. Ohne diese Kompatibilität besteht die Gefahr, dass sich die Materialien trennen, was eine mechanische Verriegelung erforderlich macht und Komplikationen wie Hinterschneidungen im Formgebungsprozess verursacht.

Materialkompatibilität sicherstellen

a hand with yellow nail polish holds an injection moulding component

Vorteile gedruckter Werkzeuge im Spritzguss

  • Prototyping-Effizienz:

    • Konzentrieren Sie sich auf das Tool: Herkömmliche Prototypen spiegeln möglicherweise nicht die Funktionalität des Endprodukts wider. Beim Werkzeug-Prototyping können Sie die präzisen Aktionen des geformten Gegenstücks antizipieren.

  • Materielle Authentizität:

    • Originalmaterialien: Kunststoffe für den 3D-Druck enthalten häufig Zusatzstoffe; Durch die Verwendung der Originalmaterialien wird sichergestellt, dass Ihr Prototyp repräsentativ ist.

  • Machbarkeitsuntersuchung:

    • Schnelle Anpassungen: Modifizieren Sie Geometrien und Wandstärken effizient und vermeiden Sie so Investitionen in unrentable Stahlwerkzeuge.

ein Satz 3D-gedruckter orangefarbener Spritzgusseinsätze und im Vordergrund das entsprechende Bauteil

Anwendungsspezifische Vorteile:

In bestimmten Szenarien, wie in unserer Fallstudie, bieten gedruckte Werkzeuge einzigartige Vorteile.

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  • Kostengünstige Alternativen:

    • 3D-gedruckte Werkzeuge dienen als kostengünstige Alternative zu Stahl für den Prototypenbau.

  • Überlegene Kontrolle:

    • Für Anwendungen, die dünnwandige PC-Teile erfordern, bieten Kunststoffwerkzeuge eine bessere Wärmekontrolle, die für den Spritzgussprozess unerlässlich ist.

  • Schnelle Abkühlungsprävention:

    • Metallwerkzeuge können zu einer zu schnellen Abkühlung führen, was sich nachteilig auf das Formen fließbeständiger Materialien wie PC auswirkt.

mehrere Bauteile auf einer Fläche

Nutzen Sie das volle technische Potenzial des 3D-Drucks mit DREIGEIST – Kontaktieren Sie uns noch heute!

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