Ontwerpen voor spuitgieten: eerst een gelijkmatige wanddikte
Kunststof krimpt bij het afkoelen, en dikke delen krimpen meer en koelen langzamer af dan dunne. Het gevolg zijn invalplekken, holtes en kromtrekken. De basisregel is daarom de wanddikte in het hele onderdeel zo gelijkmatig mogelijk te houden. Overgangen tussen diktes moeten geleidelijk verlopen, over een lengte van ongeveer drie keer het dikteverschil.
Welke dikte redelijk is, hangt af van het materiaal. ABS en PC werken doorgaans goed tussen ongeveer 1,2 en 3,5 mm, terwijl PP, PA en POM dunner kunnen. Een dikkere wand dan nodig geeft een langere cyclustijd, en de cyclustijd bepaalt de stuksprijs in serie. Is stijfheid nodig, dan zijn ribben bijna altijd beter dan dikkere wanden.
Een onderdeel dat voor 3D-printen of frezen is getekend, heeft vaak massieve delen die daar werken maar niet in een matrijs. We hollen zulke delen vanaf de achterkant uit, zodat de wand gelijkmatig wordt, en vervangen massief materiaal door een ribbenstructuur. Het onderdeel wordt lichter en krijgt een kortere cyclustijd zonder stijfheid te verliezen.
Lossingshoeken en deellijn
Alle vlakken die evenwijdig zijn aan de openingsrichting van de matrijs, hebben een lossingshoek nodig, zodat het onderdeel loskomt zonder krassen. De richtwaarde is minstens 0,5–1° op gladde vlakken. Gestructureerde vlakken vragen meer, vaak 1–1,5° extra per 0,025 mm structuurdiepte, volgens de matrijzenmaker of de leverancier van de textuur. Diepe onderdelen hebben in de regel een grotere hoek nodig dan ondiepe, omdat de wrijving op de kern met de diepte toeneemt.
De deellijn, waar de twee matrijshelften samenkomen, laat altijd een lichte naad op het onderdeel achter. We leggen die op een rand waar hij niet zichtbaar is en geen afdichting stoort, in overleg met de matrijzenmaker. Gaten en uitsparingen die niet in de openingsrichting liggen, vragen schuiven of losse kernen, wat de matrijs duurder maakt. Vaak kan een aangepaste geometrie die behoefte helemaal wegnemen, bijvoorbeeld een doorgaande uitsparing in plaats van een blinde groef.
Ondersnijdingen, dus vormen die in de matrijs blijven haken, zijn soms op te lossen met een doorgaande opening in de bodem. Een kern van de andere kant kan dan de haak vormen. Die techniek wordt vaak gebruikt voor snapverbindingen en bespaart een schuif. We stellen zulke oplossingen vroeg voor, voordat de matrijzenmaker de matrijs begroot.
Ribben, radiussen en schroefbussen
Een rib geeft stijfheid zonder dikke wanden. Als richtwaarde is de ribdikte 50–60% van de wand, of minder bij materialen die snel invalplekken krijgen. De hoogte is bij voorkeur hoogstens ongeveer drie keer de wanddikte en de afstand tussen ribben minstens twee keer. Ook ribben krijgen een lossingshoek en een kleine radius aan de voet.
Scherpe binnenhoeken geven spanningsconcentraties en een slechtere vulling. Binnenradiussen zijn bij voorkeur minstens de halve wanddikte. Buitenradiussen zijn gelijk aan de binnenradius plus de wanddikte, zodat de wand rond de hoek gelijkmatig blijft. Schroefbussen worden met ribben aan de wand verbonden en vrijgehouden van dikke delen. De wand van de bus wordt ongeveer 60% van de nominale wand, om invalplekken aan de zichtzijde te voorkomen.
Snapverbindingen dimensioneren we op basis van de rek die het materiaal verdraagt. Een lip die naar de punt toe smaller wordt, verdeelt de rek beter dan een rechte, en een radius aan de voet verkleint de kans op breuk. We rekenen de doorbuiging vereenvoudigd door en testen de functie daarna met een geprint prototype.
Materiaalkeuze en krimp
Het materiaal beïnvloedt zowel het ontwerp als de matrijs. Amorfe kunststoffen zoals ABS en PC krimpen weinig en gelijkmatig, ongeveer 0,4–0,7%. Semikristallijne kunststoffen zoals PP, PA en POM krimpen meer, vaak 1–2,5%, en in en dwars op de vloeirichting verschillend. Glasvezelgevulde varianten krimpen minder, maar krijgen richtingsafhankelijke eigenschappen.
Snapverbindingen werken het best in taaie materialen als PP, PA en POM, die meer rek verdragen dan PC en ABS. PP is geschikt voor filmscharnieren, die duizenden keren kunnen buigen zonder te breken. We kiezen het materiaal op basis van eisen aan temperatuur, chemicaliën, stijfheid en oppervlak en zetten de aanduiding op de tekening.
De krimp zelf compenseert de matrijzenmaker door de vormholte te vergroten. Onze taak is het materiaal duidelijk te vermelden en geometrie te vermijden die ongelijkmatig krimpt, zoals grote vlakke delen zonder ribben.
Testen met een prototype voordat de matrijs wordt besteld
Een matrijs is lastig en duur om te wijzigen als het staal eenmaal is bewerkt. Daarom testen we de geometrie eerst met 3D-geprinte prototypes. Pasvorm, snapverbindingen en montage zijn te beoordelen, ook al krijgt een print nooit exact dezelfde eigenschappen als een spuitgegoten onderdeel. Meer over de werkwijze leest u bij productontwikkeling en prototypes. Soms loont het ook om eerst een eenvoudigere prototypematrijs in aluminium te bestellen voor de eerste onderdelen.
Als het ontwerp klaar is, gaat de STEP naar de matrijzenmaker, samen met een tekening van de kritische maten, vlakken met afwerkingseisen en waar aanspuitpunt en uitwerpers mogen komen. Zelf doen we geen vulsimulaties, maar we leveren schone gegevens aan wie de analyse uitvoert. Behuizingen zijn een veelvoorkomende toepassing – zie elektronicabehuizing ontwerpen.
Denk ook aan de markering. Materiaalcode volgens ISO 11469, datumstempel en holtenummer komen op een verborgen vlak. We tekenen ze vanaf het begin in het model, zodat de matrijzenmaker ze niet achteraf hoeft toe te voegen.
Richtwaarden voor spuitgegoten kunststof onderdelen
| Parameter | Richtwaarde |
|---|---|
| Wanddikte ABS | ca. 1,2–3,5 mm |
| Wanddikte PP | ca. 0,8–3,8 mm |
| Wanddikte PA (PA6, PA66) | ca. 0,8–3,0 mm |
| Wanddikte PC | ca. 1,0–3,8 mm |
| Wanddikte POM | ca. 0,8–3,0 mm |
| Lossingshoek, glad vlak | minstens 0,5–1° |
| Lossingshoek, gestructureerd vlak | ca. 1–1,5° extra per 0,025 mm structuurdiepte |
| Rib: dikte / hoogte / afstand | 50–60% van de wand / ≤ 3 × wand / ≥ 2 × wand |
| Radiussen | binnen ≥ 0,5 × wand, buiten = binnen + wand |
| Krimp | ABS en PC ca. 0,4–0,7%; PP, PA en POM ca. 1–2,5% |
Richtwaarden voor ongevulde materialen. Het datablad van de materiaalleverancier en de ervaring van de matrijzenmaker gaan voor de tabel.
Dit hebben we van u nodig
- 3D-model in STEP of een bestaand geprint prototype
- Functie en omgeving: belasting, temperatuur, chemicaliën, uv-licht en contact met levensmiddelen
- Gewenst materiaal of de eisen die de materiaalkeuze sturen
- Zichtvlakken en eisen aan afwerking of structuur
- Verwachte aantallen per jaar
- Delen waarop het onderdeel wordt gemonteerd: schroeven, inserts en andere kunststof delen
- Contactgegevens van de matrijzenmaker, als die al is gekozen
Voorbeeldopdrachten
- Behuizing en deksel voor elektronica
- Snapverbindingen en clips
- Handgreep met ribben in plaats van massief materiaal
- Pot met schroefdeksel
- Deksel met filmscharnier in PP
- Wielen en rollen
- Kap met schroefbussen en draadinserts
- Herontwerp van een geprint onderdeel voor serie
- Beugel in glasvezelgevuld PA
- Onderdelen met een gestructureerd oppervlak
Dit bepaalt prijs en levertijd
- Hoeveel van de bestaande geometrie moet worden veranderd
- Aantal schuiven en losse kernen dat moet worden wegontworpen
- Snapverbindingen, filmscharnieren en schroefdraad
- Aantal onderdelen dat in een samenstelling moet passen
- Aantal prototyperondes voor de matrijsbestelling
- Revisies na opmerkingen van de matrijzenmaker
Wat u krijgt
- STEP voor de matrijzenmaker
- Controle van lossingshoeken en wanddikte in het hele onderdeel
- Voorstel voor deellijn, aanspuitpunt en uitwerpers
- Tekening met kritische maten, materiaal en oppervlakte-eisen
- Prototypebestanden en geprinte proefstukken
- Revisiebeheer na opmerkingen van de matrijzenmaker
Veelgestelde vragen
Welke lossingshoek is nodig bij spuitgieten?
Als richtwaarde minstens 0,5–1° op gladde vlakken in de openingsrichting. Gestructureerde vlakken en diepe onderdelen vragen meer. De matrijzenmaker kan exacte waarden voor zijn matrijs geven.
Hoe dik moet de wand van een spuitgegoten onderdeel zijn?
Dat hangt af van materiaal en afmetingen. Voor behuizingen in ABS en PC is ongeveer 1,5–3 mm gebruikelijk, voor PP en PA vaak iets dunner. Het belangrijkste is dat de wand gelijkmatig is.
Maakt u de matrijs?
Nee. We ontwerpen het onderdeel, bereiden de gegevens voor en helpen u in het overleg met de matrijzenmaker. De matrijs zelf wordt gemaakt door een matrijzenmaker van uw keuze.
Kan een 3D-geprint onderdeel worden omgezet voor spuitgieten?
Ja. We maken de wanden gelijkmatig, voegen lossingshoeken en ribben toe en verwijderen details die schuiven vragen. Vaak wordt het onderdeel zowel lichter als sterker.
Waardoor ontstaan invalplekken?
Door dikke delen die meer krimpen dan hun omgeving, vaak bij ribben en schroefbussen. Ze worden voorkomen met een gelijkmatige wanddikte, dunnere ribben en uitgeholde delen.
Heb ik een vulsimulatie nodig?
Voor grote of dunwandige onderdelen en hoge eisen aan het uiterlijk is het vaak de moeite waard. Meestal voert de matrijzenmaker of een specialist de analyse uit, en wij leveren gegevens die daarvoor zijn voorbereid.