Konstruera för formsprutning: jämn väggtjocklek först
Plast krymper när den svalnar, och tjocka partier krymper mer och svalnar långsammare än tunna. Följden blir sjunkmärken, inre håligheter och skevhet. Grundregeln är därför att hålla väggtjockleken så jämn som möjligt i hela detaljen och låta övergångar mellan olika tjocklekar ske gradvis, över en sträcka på ungefär tre gånger tjockleksskillnaden.
Vilken tjocklek som är rimlig beror på materialet. ABS och PC fungerar typiskt bra mellan cirka 1,2 och 3,5 mm, medan PP, PA och POM kan formas tunnare. Tjockare gods än nödvändigt ger längre cykeltid, och cykeltiden styr styckpriset i serie. Behövs styvhet är ribbor nästan alltid bättre än tjockare väggar.
En detalj som har ritats för 3D-utskrift eller fräsning har ofta massiva partier som fungerar där men inte i ett formverktyg. Vi urholkar sådana partier från baksidan, så att väggen blir jämn, och ersätter massivt material med ett nät av ribbor. Detaljen blir lättare och får kortare cykeltid utan att förlora styvhet.
Släppvinklar och delningslinje
Alla ytor som är parallella med verktygets öppningsriktning behöver en släppvinkel, så att detaljen lossnar utan att repas. Riktvärdet är minst 0,5–1° på blanka ytor. Strukturerade ytor kräver mer, ofta ytterligare 1–1,5° per 0,025 mm strukturdjup, enligt verktygsmakarens eller texturleverantörens anvisning. Djupa detaljer behöver i regel större vinkel än grunda, eftersom friktionen mot kärnan ökar med djupet.
Delningslinjen, där verktygets två halvor möts, ger alltid ett svagt spår på detaljen. Vi placerar den på en kant där den inte syns eller stör en tätning, i samråd med verktygsmakaren. Hål och urtag som inte ligger i öppningsriktningen kräver sidodrag eller lösa kärnor, vilket gör verktyget dyrare. Ofta kan en ändrad geometri, till exempel ett genomgående urtag i stället för ett blindspår, ta bort behovet helt.
Underskärningar, alltså former som hakar fast i verktyget, kan ibland lösas med en genomgående öppning i botten som låter en kärna från andra sidan forma kroken. Tekniken används ofta för snäppfästen och sparar ett sidodrag. Vi föreslår sådana lösningar tidigt, innan verktygsmakaren räknar på verktyget.
Ribbor, radier och skruvtorn
En ribba ger styvhet utan tjockt gods. Som riktvärde görs ribbans tjocklek 50–60 procent av väggen, eller mindre för material som lätt får sjunkmärken. Höjden bör vara högst cirka tre gånger väggtjockleken och avståndet mellan ribbor minst två gånger. Ribbor får också släppvinkel och en liten radie vid roten.
Skarpa innerhörn ger spänningskoncentrationer och sämre fyllnad. Inre radier bör vara minst halva väggtjockleken och yttre radier lika med den inre radien plus väggtjockleken, så att godset blir jämnt runt hörnet. Skruvtorn kopplas till väggen med ribbor och hålls fria från tjocka partier. Tornets vägg görs ungefär 60 procent av den nominella väggen för att undvika sjunkmärken på framsidan.
Snäppfästen dimensioneras efter den töjning materialet tål. En tunga som smalnar av mot spetsen fördelar töjningen jämnare än en rak, och en radie vid roten minskar risken för brott. Vi räknar förenklat på böjningen och prövar sedan funktionen med en utskriven prototyp.
Materialval och krympning
Materialet påverkar både konstruktionen och verktyget. Amorfa plaster som ABS och PC krymper lite och jämnt, ungefär 0,4–0,7 procent. Delkristallina plaster som PP, PA och POM krymper mer, ofta 1–2,5 procent, och olika mycket längs och tvärs flödet. Glasfiberfyllda varianter krymper mindre men får riktningsberoende egenskaper.
Snäppfästen fungerar bäst i sega material som PP, PA och POM, som tål större töjning än PC och ABS. PP passar för filmgångjärn, som kan böjas tusentals gånger utan att gå av. Vi väljer material efter krav på temperatur, kemikalier, styvhet och yta och anger beteckningen på ritningen. Hur materialvalet hänger ihop med produktens krav beskriver vi i guiden från idé till produkt. Själva krympningen kompenseras av verktygsmakaren, som förstorar formrummet; vår uppgift är att ange materialet tydligt och undvika geometri som krymper ojämnt, till exempel stora plana ytor utan ribbor.
Testa med prototyp innan verktyget beställs
Ett formverktyg är svårt och dyrt att ändra när stålet väl är bearbetat. Därför prövar vi geometrin först med 3D-utskrivna prototyper. Passform, snäppfästen och montering går att utvärdera, även om en utskrift aldrig får exakt samma egenskaper som en formsprutad detalj. Mer om arbetsgången finns under produktutveckling och prototyper. Ibland lönar det sig också att först beställa ett enklare prototypverktyg i aluminium för de första detaljerna.
När konstruktionen är klar levereras STEP till verktygsmakaren tillsammans med en ritning över kritiska mått, ytor med krav på finish och var ingjutningspunkt och utstötare får placeras. Vi gör inga formfyllnadssimuleringar själva, men vi levererar ett rent underlag till den som gör analysen. Kapslingar är en vanlig tillämpning – se konstruktion av elektronikkapslingar.
Tänk också på märkningen. Materialkod enligt ISO 11469, datumstämpel och kavitetsnummer placeras på en dold yta och ritas in i modellen från början, så att verktygsmakaren inte behöver lägga till dem i efterhand.
Riktvärden för formsprutade plastdetaljer
| Parameter | Riktvärde |
|---|---|
| Väggtjocklek ABS | ca 1,2–3,5 mm |
| Väggtjocklek PP | ca 0,8–3,8 mm |
| Väggtjocklek PA (PA6, PA66) | ca 0,8–3,0 mm |
| Väggtjocklek PC | ca 1,0–3,8 mm |
| Väggtjocklek POM | ca 0,8–3,0 mm |
| Släppvinkel, blank yta | minst 0,5–1° |
| Släppvinkel, strukturerad yta | ytterligare ca 1–1,5° per 0,025 mm strukturdjup |
| Ribba: tjocklek / höjd / avstånd | 50–60 % av väggen / ≤ 3 × väggen / ≥ 2 × väggen |
| Radier | inre ≥ 0,5 × väggen, yttre = inre + väggen |
| Krympning | ABS och PC ca 0,4–0,7 %; PP, PA och POM ca 1–2,5 % |
Riktvärden för ofyllda material. Materialleverantörens datablad och verktygsmakarens erfarenhet gäller före tabellen.
Det här behöver vi från dig
- 3D-modell i STEP eller en befintlig utskriven prototyp
- Funktion och miljö: last, temperatur, kemikalier, UV-ljus och livsmedelskontakt
- Önskat material eller de krav som styr materialvalet
- Synliga ytor och krav på finish eller struktur
- Förväntad volym per år
- Delar som detaljen ska monteras mot: skruvar, insatser och andra plastdelar
- Kontaktuppgifter till verktygsmakaren, om en sådan redan är vald
Exempel på uppdrag
- Hölje och lock till elektronik
- Snäppfästen och clips
- Handtag med ribbor i stället för massivt gods
- Burk med skruvlock
- Lock med filmgångjärn i PP
- Hjul och rullar
- Kåpa med skruvtorn och gängade insatser
- Omkonstruktion av en utskriven del för serie
- Fäste i glasfiberfylld PA
- Detaljer med strukturerad yta
Det här påverkar pris och leveranstid
- Hur mycket av den befintliga geometrin som måste ändras
- Antal sidodrag och lösa kärnor som behöver konstrueras bort
- Snäppfästen, filmgångjärn och gängor
- Antal detaljer som ska passa ihop i en sammanställning
- Antal prototypvarv före verktygsbeställning
- Revisioner efter verktygsmakarens synpunkter
Det här får du
- STEP till verktygsmakaren
- Kontroll av släppvinklar och väggtjocklek i hela detaljen
- Förslag på delningslinje, ingjutningspunkt och utstötare
- Ritning med kritiska mått, material och ytkrav
- Prototypfiler och utskrivna provdetaljer
- Revisionshantering efter verktygsmakarens synpunkter
Vanliga frågor
Vilken släppvinkel behövs vid formsprutning?
Som riktvärde minst 0,5–1° på blanka ytor i öppningsriktningen. Strukturerade ytor och djupa detaljer kräver mer. Verktygsmakaren kan ange exakta värden för sitt verktyg.
Hur tjock ska väggen vara på en formsprutad detalj?
Det beror på material och storlek. För höljen i ABS och PC är cirka 1,5–3 mm vanligt, för PP och PA ofta något tunnare. Viktigast är att väggen är jämn.
Gör ni formverktyget?
Nej. Vi konstruerar detaljen, förbereder underlaget och hjälper dig i dialogen med verktygsmakaren. Själva verktyget tillverkas av en verktygsmakare som du väljer.
Kan en 3D-utskriven del göras om för formsprutning?
Ja. Vi gör väggarna jämna, lägger till släppvinklar och ribbor och tar bort detaljer som kräver sidodrag. Ofta blir detaljen både lättare och starkare.
Vad orsakar sjunkmärken?
Tjocka partier som krymper mer än omgivningen, ofta vid ribbor och skruvtorn. De undviks med jämn väggtjocklek, tunnare ribbor och urholkade partier.
Behöver jag en formfyllnadssimulering?
För stora eller tunnväggiga detaljer och höga krav på utseende är det ofta värt det. Verktygsmakaren eller en specialist brukar göra analysen, och vi levererar ett underlag som är förberett för den.