Design für Freiform-Spritzgießen

Maximierung der Druckbarkeit

Die Konstruktion Ihrer Form in Einzelschritten

01 Schrumpfung des Teils anpassen Die Schrumpfung eines Teils ist die Änderung bei den Abmessungen, die bei einem geformten Teil auftritt, wenn es nach dem Spritzgießen abkühlt. Die Schrumpfung kann sehr unterschiedlich sein und hängt in erster Linie von der Materialart und der Temperatur während des Spritzgießens ab.
02 Teil von der Form abziehen Fast alle 3D-CAD-Systeme verfügen über mehrere Werkzeuge, die den Benutzer während des gesamten Prozesses der Formkonstruktion unterstützen können. Mit diesen Werkzeugen kann das Teil vom Formeinsatz abgezogen werden.
03 Ausrichtung der Konstruktion überprüfen Durch die Ausrichtung eines Teils müssen Überhänge so weit wie möglich reduziert werden. Drucksequenz der Z-Höhe auf der Z-Achse.
04 Form- und Rahmengröße auswählen Wählen Sie die optimale Formgröße für die Größe des Teils und den passenden Standard-Formrahmen. Die Wandstärke zwischen Hohlraum und der äußeren Oberfläche sollte mindestens 5 mm betragen.
05 Platzierung von Einlaufkanälen Die Einlaufkanäle müssen so platziert werden, dass das Ausgangsmaterial vor dem Aushärten alle Bereiche der Form erreicht. Der tiefste Querschnitt ist ideal, um den besten Durchfluss zu gewährleisten und Hohlräume und Absinken zu minimieren.
06 Platzierung von Auslaufkanälen Auslaufkanäle sollten möglichst gegenüber dem Einlauf und an oder in der Nähe von Punkten am Ende der Befüllung platziert werden. Die Auslaufkanäle fangen auch eventuelle kalte Butzen auf und ermöglichen dem Bediener die Überprüfung, ob die Form ordnungsgemäß gefüllt wurde.
07 Fluss prüfen Die wichtigsten Faktoren, die den Fluss in einer Form beeinflussen, sind: Materialflussrate, Teilevolumen, Teilekonstruktion, Materialart und -sorte sowie die Verarbeitungsbedingungen.
08 Anschnitte platzieren Platzieren Sie die Anschnitte dort, wo die Angusskanäle mit dem Teil verbunden sind. Anschnitte sind eine Verengung der Angusskanäle, die die Größe der Spritzgießmarkierungen an der Oberfläche des Teils verringern und dazu beitragen können, das Ausgangsmaterial im richtigen Winkel und mit dem richtigen Druck in den Hohlraum des Teils zu führen.
09 Form als STL speichern Nach dem Entwerfen des Formeinsatzes muss dieser im STL-Dateiformat gespeichert werden. Die 3D-Drucker-Software ist dann in der Lage, das Slicing des Modells durchzuführen und das Programm für den 3D-Drucker zu erstellen.

Ausrichtung des Druckteils

Bei der Ausrichtung des Teils im Drucker ist zu beachten, dass die einzelnen Schichten sehr dünn sind. Dies hängt mit dem Konzept der Überhänge und Überbrückungen zusammen. In diesem Abschnitt werden einfache Möglichkeiten aufgezeigt, die das Drucken eines sechseckigen Teils ermöglichen.

Drehung Durch eine einfache Drehung des Teil können große Überhänge vermieden werden.
Teilung der Form Wenn die Form in zwei Teile geteilt wird, kann das Teil hergestellt werden, ohne einen großen Überhang zu drucken. Die Form wird nur geteilt, um die Druckbarkeit zu erhöhen. Die Entformung erfolgt weiterhin durch Auflösen des Kunstharzes der Form. Dadurch können Aspekte der Entformung, die mit herkömmlichen geteilten Formen verbunden sind, außer Acht gelassen werden.
Stützstruktur innerhalb des Teils Wenn das Teil nicht gedreht oder geteilt werden kann, kann die Lösung lauten, Pfeiler-Stützstrukturen zu drucken, die manuell entfernt werden können.
Vakuumentlastungsbahnen Wenn eine Formkonstruktion einen großen, geschlossenen Hohlraum aufweist, kann sie beim Druck als Saugnapf auf die Membran in der Wanne des Druckers wirken und die Membran mit jeder hinzugefügten Schicht verformen. Dies erhöht den Verschleiß der Membran und kann sogar zu einer Ablösung des Teils führen. Dies kann durch die Erweiterung des Auslauflochs mit einer Bahn vermindert werden.
Was ist ein Überhang? Beim 3D-Druck ist ein Überhang jeder Teil eines Druckteils, der sich ohne direkte Stützstruktur über die vorhergehende Schicht hinaus nach außen erstreckt. Alle Schichten in einem 45-Grad-Überhang werden zu 50 % von der darunter liegenden Schicht getragen. Überhänge bis zu 45 Grad, und manchmal sogar noch mehr, können ohne Qualitätsverlust gedruckt werden. Das Kippen von Druckteilen kann aber dazu führen, dass sich die Oberflächenrauheit und die Teiletoleranzen ändern.
Abfasen von Kanten zur Konstruktionsebene hin Durch das Abfasen der Kanten zur Konstruktionsebene hin wird das Abnehmen der gedruckten Form von der Konstruktionsebene vereinfacht. Legen Sie einen Spatel in die Nut, die zwischen der abgefasten Kante und der Konstruktionsebene entstanden ist, um die Form von der Konstruktionsebene zu trennen.

Geteilte Formen

Das Teilen von Formen in zwei oder mehr Teile und deren Zusammenbau mit Schrauben und Muttern hat

mehrere Vorteile.

Der Designer kann es dann zu seinem Vorteil nutzen, dass die letzte gedruckte Schicht immer eine Hochglanzoberfläche hat.
Damit können eventuell Probleme mit Überbrückung oder Überhang während des Druckens gelöst werden.
Die Reinigung der Formen nach dem Drucken wird einfacher, da es weniger Stellen gibt, an denen übrig gebliebenes Kunstharz eingeschlossen werden kann.
Die Überprüfung von Formen auf Druckfehler wie geschlossene Entlüftungslöcher oder verlorene Merkmale wird einfacher.
Die Festigkeit der Formmerkmale erhöht sich, da sie alle für den Aushärtungsprozess mit UV-Licht zur Verfügung stehen.
Die Trennlinie kann wie beim konventionellen Spritzguss als Entlüftung fungieren.
Die Überprüfung des Formergebnisses wird einfacher und schneller.
Einige Konstruktionen ermöglichen sogar eine vollständige manuelle Entformung direkt nach dem Formen. Dadurch kann der Auflösungsschritt ganz übersprungen werden.

Diese Anleitung ist speziell für 3D-gedruckte Werkzeuge gedacht, die mit dem auflösbaren Kunstharz von Nexa3D gedruckt werden. Somit ist eine Konstruktion für die Entformung nicht erforderlich. In Fällen, in denen schnelle Ergebnisse gewünscht werden, können Sie sich für eine manuelle Entformung entscheiden, da die Entformung durch Auflösen 24–72 Stunden dauert. Die gedruckten Formen unterscheiden sich von Metallformen dadurch, dass ihre Oberfläche nicht glatt ist, sondern durch die Schichtverschmelzung leicht gewellt ist. Daher kann das manuelle Lösen von Bauteilen aus gedruckten Formen schwieriger sein.

Rillen um geteilte Linien

Fügen Sie Rillen zu geteilten Linien hinzu, um die Trennung zu erleichtern. Die Rille erleichtert es, einen Spatel oder ein ähnliches Trennwerkzeug zwischen den beiden Teilen der Form anzusetzen.

Begrenzung des Auflösens

In Fällen, in denen Aspekte der Bauteilkonstruktion nur durch Auflösen aus der Form gelöst werden können oder bestimmte Bereiche für die manuelle Entformung zu empfindlich sind, kann ein Mischverfahren angewendet werden. Die Form muss dann so konstruiert werden, dass Teile manuell aus der Form entnommen werden können. Je weniger Kunstharz aufzulösen ist, umso schneller ist das Auflösen abgeschlossen.

Manuelle Entformung

Die komplette manuelle Entformung ist bei weicheren Kunststoffen eher möglich, sofern die Formkonstruktion dies zulässt. Bei Ausgangsmaterialien, die +80 °C vertragen, kann ein Teil der Form entfernt werden, und dann das Teil und die verbleibenden Formabschnitte erhitzt werden. Dadurch wird die Form biegsamer und die vollständige manuelle Entformung erleichtert.

Formschrägen und Winkel

Bei herkömmlichen Formen werden Formschrägen verwendet, um die Entformung zu erleichtern. Bei gedruckten Formen ist das nicht immer der Fall. Da der Winkel der Formschräge durch Schichten gebildet wird, weisen die Formschrägen Treppenstufen auf. Dies kann je nach Platzierung und Winkel zum Hängenbleiben führen, was die Entformung erschwert.

Verwendung von Löse-/Gleitmitteln

Die Verwendung von Löse-/Gleitmitteln in gedruckten Kunstharzformen kann in manchen Fällen hilfreich sein, um das Bauteil zu lösen. Manche Lösemittel können jedoch mit dem Kunstharz reagieren oder die Toleranzen des Spritzgussteils beeinträchtigen. Das Löse-/Gleitmittel kann auch wie Luft in kleinen Hohlräumen eingeschlossen werden, was zu ungefüllten Teilen führt.

Testen Ihrer Optionen

Das Teilen von gedruckten Formen kann einige Herausforderungen mit sich bringen, da die wellige Oberfläche dazu führen kann, dass Material in die Form gelangt und die Haftung des Bauteils an der Form insgesamt erhöht wird. Daher ist es eine gute Idee, bei der Herstellung eines neuen Teils 4–8 Testformen zu drucken und zu befüllen, um den optimalen Entformungsansatz in Bezug auf Zeit, Toleranzen und Qualität zu bestimmen.

Maximierung der Formbarkeit

Blindgeprägte Merkmale Wenn ein Teil ein blindgeprägtes Merkmal wie ein Sackloch enthält, sollte die Festigkeit des Druckmaterials berücksichtigt werden. Es ist zu erwarten, dass ein gedruckter Kern nur dann hält, wenn die Länge den Kerndurchmesser nicht überschreitet.
Dünnwandige Hohlkörper Beim Spritzgießen von dünnwandigen Hohlkörpern werden die besten Ergebnisse mit Stahlkernen erzielt. Gedruckte Kerne können verwendet werden, wenn sie gut gestützt sind und genügend Volumen haben, um den thermischen Auswirkungen des Spritzgussprozesses standzuhalten.
Minimierung der Kernverschiebung Bei Verwendung von gedruckten Kernen sollte der Fluss der Polymerschmelze sorgfältig berücksichtigt werden, um ein Verrutschen des Kerns während des Spritzgießprozesses zu vermeiden. Dies wird in der Regel durch die Schaffung eines gleichmäßigen Flusses über die gesamte Länge des Kerns erreicht.
Abstützung der Kerne Sowohl gedruckte als auch Stahlkerne müssen an beiden Enden abgestützt werden, im Idealfall von einem zum anderen Ende der Form.
Baugruppen mit mehreren Formen Manche Kerne weisen Löcher oder andere Merkmale auf, die sich in der Form genau an der richtigen Stelle befinden müssen. Wenn der Kern separat gedruckt wird, unterstützt eine Konstruktion mit Passfeder den Bediener bei der Montage der Formteile. Ein Größenunterschied von 0,03 mm ergibt eine enge Passform. Bei der Konstruktion einer Form, die aus mehreren Teilen und/oder Kernen besteht, wird empfohlen, eine Passfederkonstruktion zu verwenden, um eine präzise Montage zu gewährleisten. Dadurch werden Schnittstellen erstellt, die nur in eine Richtung verbunden werden können.
Mehrere Formen: Alles zusammenhalten Das großzügige Anbringen von Stiften und Schrauben sorgt dafür, dass beim Spritzgießen alle Teile der Form an Ort und Stelle bleiben. Das effektivste Fixiermittel bleibt jedoch der Schließdruck der Formmaschine. Es ist daher eine gute Idee, die Formbaugruppe so auszurichten, dass dieser optimal genutzt wird.
Im Zweifelsfall einen Auslauf erstellen Das Füllen eines Hohlraums beim Spritzgießen kann mit dem Aufblasen eines Luftballons verglichen werden. Um zu gewährleisten, dass alle Ecken erreicht werden, ohne Luftspalten zu hinterlassen, kann ein Auslauf erforderlich sein. Es kann sein, dass es nicht erforderlich ist, doch es schadet nicht, wenn ein zusätzlicher Auslauf hinzugefügt wird.
Gedruckte Formhülse Durch die Reduzierung der Wandstärke der ausgerichteten Form und die Anpassung an die Konturen des Teils ist es möglich, die Entformungszeit und den Kunstharzverbrauch zu reduzieren.
Äußere Wandstärke Bei der Konstruktion der Form ist es wichtig, die Wandstärke im Auge zu behalten. Die Form kann beim Spritzgießen reißen, wenn die Wände nicht stark genug sind. Im Allgemeinen sollten die Wände so dick sein wie der Hohlraum im Inneren.
Formpassung Beim Spritzgießen wird die gedruckte Form von dem sie umgebenden Metallrahmen getragen. Planen Sie Ihre Form zunächst mit einem Spalt von 0,05 mm. Im Laufe der Zeit müssen Sie den Spalt eventuell aufgrund der Abnutzung der Rahmen anpassen. Beachten Sie, dass ein zu großer Spalt dazu führt, dass Ihre Form beim Spritzgießen reißt.
Zylindrische Formen sind am einfachsten Ihre Formen müssen von einem eng sitzenden Metallrahmen gestützt werden. Oft ist es möglich, die Form sowohl für quadratische als auch für zylindrische Rahmen zu entwerfen. In diesem Fall ist es eine gute Idee, eine zylindrische Form zu wählen, da sie eine einfachere Einpassung ermöglicht.
Bindenähte Eine Bindenaht entsteht, wenn zwei Fließfronten bei einer Temperatur aufeinandertreffen, bei der sie nicht vollständig verschmelzen. An dem entstehenden Teil ist dann ein Riss oder eine schwache Linie sichtbar. Vermeiden Sie dies, indem Sie den Auslauf an einer anderen Stelle anbringen oder weitere Einlasskanäle hinzufügen.
Lufteinschlüsse Für die Luft in der gedruckten Form muss es Lüftungsöffnungen geben, damit sie während des Spritzgießvorgangs entweichen kann. Fehlen die Lüftungsöffnungen, kann das dazu führen, dass das Teil abgerundete Ecken aufweist oder Kantenmerkmale fehlen. Lösen Sie dieses Problem, indem Sie Lüftungsöffnungen hinzufügen.
Eine Vorrichtung zum Fräsen Nach dem Spritzgießen ist das Teil ganz umhüllt und wird von der gedruckten Form getragen. Dies ermöglicht eine einfache Bearbeitung oder ein einfaches Schleifen, um wichtige Oberflächengüten oder Abmessungen zu erreichen.