Ontwerptips voor spuitgieten

Het spuitgietproces wordt veel gebruikt bij de productie van grote volumes, omdat het een relatief lage schrootproductie produceert en een hoge herhaalbaarheid heeft. De veelzijdigheid van het spuitgietproces vereist veel bredere ontwerpoverwegingen. De meeste ontwerpoverwegingen zullen op de mal worden gemaakt nadat de productvereisten zijn vastgesteld.

Enkele van de factoren die van invloed zijn op het spuitgietontwerp zijn:hoe het onderdeel zal worden gebruikt (enkel product of voor assemblage), de dimensionale en mechanische vereisten en het vermogen om elementen zoals chemicaliën of druk te weerstaan. Hieronder vindt u enkele essentiële tips om te overwegen bij het ontwerpen voor spuitgieten.

1. Kies zorgvuldig materialen die geschikt zijn voor uw ontwerp

Verschillende spuitgietmaterialen bieden verschillende eigenschappen. Sommige spuitgietmaterialen bieden bijvoorbeeld meer maatvastheid dan andere. Evenzo hechten sommige beter met lijmen dan andere. Materiaalontwerp houdt rekening met het volgende:temperatuur, druk, biologische en chemische interacties.

Thermoplastische harsen kunnen grofweg worden ingedeeld in amorf en semi-kristallijn. Terwijl semi-kristallijne thermoplasten een betere chemische en elektrische weerstand bieden, zijn hun amorfe tegenhangers veel vormstabieler en beter bestand tegen schokken. Materiaalkeuze kan van invloed zijn op het vereiste tolerantieniveau of bepaalde kenmerken, zoals wanddikte.

2. Houd rekening met de onderdeeltolerantie

Toleranties worden beïnvloed door de krimp die optreedt tijdens het koelproces. Amorfe materialen zoals PLA hebben over het algemeen nauwere toleranties dan halfkristallijne materialen zoals PEEK.

Nauwe toleranties maken de productie duurder, maar ze kunnen nodig zijn om uw onderdeel goed te laten passen of goed te laten functioneren, vooral als het in een assemblage wordt gebruikt.

We raden aan om in de ontwerpfase contact op te nemen met uw leverancier om de tolerantienormen die zij hanteren te bespreken.

Zo bevat DIN 16901 een algemene tolerantietabel als referentie voor verschillende materialen. Als uw leverancier deze norm gebruikt en u strakkere toleranties of andere normen nodig heeft, zullen zij u vragen om 2D-tekeningen aan te leveren.

3. Kies de juiste wanddikte

Er zijn een paar belangrijke punten waarmee u rekening moet houden om ervoor te zorgen dat u de juiste wanddikte kiest voor uw spuitgietontwerp:

• Dunnere wanden verkorten de cyclustijd en verlagen de kosten van uw onderdeel. Voor veel toepassingen is een wanddikte van 1,5-2,5 mm voldoende, maar u kunt ook verwijzen naar aanbevolen wanddiktes voor verschillende materialen
• In tegenstelling tot CNC-gefreesde onderdelen, profiteren kunststof spuitgietonderdelen van een consistente wanddikte. Als een onderdeel in de ene sectie dikker is dan in de andere, verschijnt er op die locatie een zinkmarkering.
• Niet-uniforme wanddiktes leiden ook tot kromtrekken, omdat deze wanden met verschillende snelheden afkoelen en krimpen. Als u een niet-uniforme dikte nodig heeft, mag de verandering in dikte niet groter zijn dan 15% van de nominale wanddikte en moet deze altijd een vloeiende of taps toelopende overgang hebben om een ​​onderdeel van hoge kwaliteit te verkrijgen.

Hieronder volgen de aanbevolen wanddiktes voor verschillende materialen:

4. Ontwerphoeken toevoegen aan uw ontwerp

Veel materiaalverwijderingsprocessen, zoals CNC-bewerkingen, kunnen verticale wanden produceren. Als u echter het ontwerp van een onderdeel maakt voor spuitgieten met verticale wanden, zal het onderdeel vast komen te zitten, vooral in de kern, omdat het onderdeel samentrekt bij afkoeling.

Als er te veel kracht wordt uitgeoefend om het onderdeel uit te werpen, wordt het risico op beschadiging van de uitwerppennen en zelfs de mal erg groot. Ontwerp de wanden van onderdelen met een lichte helling om dit probleem te voorkomen. Deze helling wordt een tocht genoemd.

Vanwege de hoge complexiteit die het bij het ontwerpen creëert, wordt het concept meestal toegevoegd in de laatste fasen van het ontwerp van het onderdeel. Verschillende oppervlakken vragen om verschillende tocht. Gestructureerde oppervlakken vereisen de meeste tocht. Enkele veel voorkomende oppervlakken bij spuitgieten en hun minimale trekhoeken zijn als volgt.

• Voor "bijna verticale" vereisten:0,5°
• Meest voorkomende situaties:1 ~ 2°
• Alle afsluitvlakken:3°
• Gezichten met lichte texturen:1 ~ 3°
• Gezichten met medium texturen:5°+

5. Voeg ribben en gussets toe aan bepaalde delen

Voor bepaalde onderdelen zijn ribben nodig. Ribben en inzetstukken geven extra sterkte aan onderdelen en helpen cosmetische defecten zoals kromtrekken, zinken en holtes te elimineren. Deze kenmerken zijn essentieel voor structurele componenten. Daarom verdient het de voorkeur om ze aan onderdelen toe te voegen in plaats van de dikte van onderdelen te vergroten om de sterkte te vergroten.

Als dit echter niet goed is ontworpen, kan dit leiden tot krimp. Krimp treedt op wanneer de afkoelsnelheid van bepaalde onderdelen veel sneller is dan die van andere, wat resulteert in de permanente buiging van sommige secties. Het kromtrekken kan effectief worden verminderd door de ribdikte tussen 50 - 60% van die van de muur te houden waaraan het is bevestigd.

6. Radii en afronding toevoegen aan onderdeelontwerp

Door waar mogelijk radii op onderdelen toe te passen, worden scherpe hoeken geëlimineerd, wat de materiaalstroom en de structurele integriteit van het onderdeel verbetert. Scherpe hoeken veroorzaken zwakte in het onderdeel omdat het gesmolten materiaal door de hoek of in de hoek stroomt. De enige plaatsen waar scherpe hoeken onvermijdelijk zijn, zijn de scheidingsvlakken of afsluitvlakken.

Radii en filets helpen ook bij het uitwerpen van een onderdeel, omdat afgeronde hoeken minder snel vastlopen tijdens het uitwerpen dan scherpe hoeken. Bovendien zijn scherpe hoeken ook structureel niet aan te raden, omdat ze leiden tot spanningspunten die kunnen falen. Radii helpen om de spanning op de hoeken te verminderen.

Ook het opnemen van scherpe hoeken in uw onderdeel zal de productiekosten exponentieel verhogen, omdat dit zou vereisen dat de mal scherpe hoeken heeft die alleen kunnen worden bereikt met behulp van zeer dure fabricagetechnieken.

Voeg interne radii toe van minimaal 0,5 keer de dikte van de aangrenzende muur en externe radii van 1,5 keer de grootte.

7. Vermijd ondersnijdingen en zorg voor slots waar mogelijk

Snap-fits zijn verkrijgbaar via ondersnijdingen. De straight-pull mal, die uit twee helften bestaat en het meest rechttoe rechtaan ontwerp is, is niet geschikt om onderdelen met ondersneden te vervaardigen. Dit komt door de moeilijkheid om zo'n matrijs met CNC te bewerken en de neiging van het materiaal om vast te lopen bij het uitwerpen.

Ondersnijdingen worden meestal gemaakt met behulp van zijkernen. Zijkernen verhogen echter de gereedschapskosten aanzienlijk. Gelukkig zijn er enkele ontwerptips om de functie van een ondersnijding te bereiken zonder zijkernen te gebruiken. Een manier om dit te doen is door in plaats daarvan een slot te introduceren.

Dit wordt ook wel een pass-through core genoemd. Een andere manier is om de scheidingslijn van het onderdeel aan te passen of te verplaatsen. Pas daarbij ook de diepgangshoek aan. Het verplaatsen van de scheidingslijnen is het meest geschikt voor ondersnijdingen die zich aan de buitenkant van het onderdeel bevinden.

U kunt ook strippende ondersnijdingen gebruiken, ook wel bump-offs genoemd. Gebruik deze functie echter alleen als het onderdeel flexibel genoeg is om te vervormen en uit te zetten tijdens het uitwerpen uit de mal.

Geef ook voldoende toestemming :bump-offs moeten een hellingshoek van 30° tot 45° hebben voor een effectieve uitworp. Al deze alternatieven voor dure zijkernen vereisen een aanzienlijk herontwerp van het onderdeel. Wanneer het herontwerpen van een onderdeel niet mogelijk is vanwege de mogelijkheid dat dit de functionaliteit van het onderdeel kan beïnvloeden, dan moet je glijdende zij-acties en kernen gebruiken om ondersnijdingen op te vangen.

Deze functies schuiven naar binnen wanneer de mal sluit en schuiven naar buiten wanneer deze wordt geopend. De zijkernen moeten loodrecht bewegen en de juiste diepgangshoeken hebben.

8. Bevestig nokken aan zijwanden of ribben

Bosses zijn cilindrische afstandhouders die in een plastic onderdeel zijn gegoten om een ​​inzetstuk, zelftappende schroef of pin te accepteren voor het monteren of monteren van onderdelen.

De buitendiameter (OD) van de naaf moet 2,5 keer de diameter van de schroefdiameter zijn voor zelftappende toepassingen.

Bazen horen niet vrijstaand te zijn. Bevestig nokken altijd aan een zijwand of aan de vloer met ribben of hoekplaten. Hun dikte mag niet groter zijn dan 60% van de totale dikte van het onderdeel om zichtbare verzakkingen aan de buitenkant van het onderdeel te minimaliseren.

Een onderdeel met een buitenwand van 3 mm moet bijvoorbeeld interne ribben hebben die niet meer dan 1,7 mm dik zijn.

9. Gating:markeer visueel belangrijke oppervlakken van uw kant waar er geen markeringen mogen zijn

Om uw onderdeel met spuitgieten goed te kunnen ontwerpen en vervaardigen, is het voor de fabrikant van belang om vanaf het begin te begrijpen wat uw eisen zijn qua uiterlijk.

Een belangrijk punt voor de gereedschapmaker om te overwegen is de locatie van de poort. Poorten zijn ingangssecties waardoor het gesmolten materiaal de mal binnenkomt. De gereedschapmaker moet het type poort kiezen en deze strategisch positioneren om mogelijke kwaliteitsproblemen te minimaliseren.

Poorten laten ook een poortspoor achter of een visuele indicatie dat het onderdeel omheind was, zelfs als het subtiel is.

Daarom raden we aan om uw leverancier op de hoogte te stellen van eventuele esthetische en functionele vereisten en te bepalen waar u niet moet gaan.

Ontwerp uw onderdelen voor spuitgieten en koop ze met Xometry

Bij Xometry Europe bieden we spuitgietdiensten aan met meer dan 30 materialen, zoals kunststoffen, synthetisch en siliconenrubber en elastomeren. Ga gewoon naar onze offerte-engine om uw model te uploaden en selecteer uw onderdeelvoorkeuren om een ​​24-uurs offerte te ontvangen.