Verständnis von Familienformen beim Spritzgießen
Familienwerkzeuge beim Spritzgießen sind ein einzigartiger Werkzeugtyp, der es ermöglicht, verschiedene Teile in ein und demselben Werkzeug zu platzieren und zu gießen. Im Wesentlichen werden Kavitäten für verschiedene Teile in einer einzigen Form geschaffen, was die gleichzeitige Herstellung mehrerer Komponenten in einem Spritzgießzyklus ermöglicht. Dieses Verfahren wird in erster Linie eingesetzt, um die Anzahl der benötigten Formen zu verringern und damit die Gesamtkosten zu senken.
Vorteile der Verwendung von Familienwerkzeugen beim Spritzgießen
Familienformen beim Spritzgießen können ein effizientes Werkzeug sein, wenn sie richtig eingesetzt werden. Sie integrieren die Produktion mehrerer verschiedener Teile in einer einzigen Form und bieten mehrere Vorteile. Hier sind die wichtigsten Vorteile der Verwendung von Familienwerkzeugen:
1. Kosteneinsparungen beiFormkosten: Durch die Unterbringung verschiedener Teile in derselben Form wird die Anzahl der benötigten Formen erheblich reduziert. Jede unabhängige Form benötigt in der Regel eine eigene Formbasis und eigenes Zubehör, aber durch die Verwendung einer Familienform können etwa 20-60% dieser Kosten eingespart werden.
Dies gilt insbesondere für Teile, die seitliche Anschnitte erfordern, bei denen ein Einzelkavitätenwerkzeug einen längeren Anguss erfordert, was die Kosten erhöht. Ein 1+1-Kavitäten-Familienwerkzeug kann den Anguss verkürzen und so die Kosten effektiv senken.
Wenn mehrere Teile ähnliche Formen und Größen haben, wie z. B. die Knöpfe eines Autoschlüssels, kann die Herstellung mit einer Familienform außerdem zu erheblichen Kosteneinsparungen führen.
2. ideal für Kleinserienproduktion: Bei der Kleinserienproduktion reduzieren Familienformen den Bedarf an häufigen Formwechseln und Anpassungen, was Zeit und Kosten spart. Das macht sie zu einer idealen Wahl für die Produktion von Kleinserien oder Prototypen.
3. reduzierte Roboterarm Kosten: In Produktionslinien, in denen Roboterarme für die Teileentnahme eingesetzt werden, bedeutet die Verwendung einer Familienform, dass nur ein Satz Roboterarme benötigt wird. Dies reduziert nicht nur die Kosten für die wiederholte Konstruktion und Herstellung, sondern vereinfacht auch den Produktionsprozess.
Selbst wenn für einige Produkte zwei oder mehr Familienformen erforderlich sind, spart die Verwendung von zwei Roboterarmsätzen im Gegensatz zur Konstruktion eines Satzes für jede einzelne Form Konstruktions- und Wartungskosten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Familienwerkzeuge eine kosteneffiziente und anpassungsfähige Produktionslösung darstellen, die sich besonders für Projekte eignet, die die Herstellung verschiedener Teile erfordern. Durch die Verringerung der Anzahl der Werkzeuge, die Vereinfachung des Produktionsprozesses und die Senkung der Kosten für den Roboterarm optimieren sie effektiv die Produktionseffizienz und die Kostenkontrolle.
Beschränkungen und Bedingungen für die Verwendung von Familienschimmelpilzen
Familienformen beim Spritzgießen bieten zwar einige Vorteile, ihre Verwendung unterliegt jedoch bestimmten Bedingungen und Einschränkungen. Es geht nicht darum, willkürlich verschiedene Teile in einer Form zu platzieren, so wie man in einem Restaurant die Gerichte frei wählen könnte.
In der Praxis müssen bei der Verwendung von Familienformen eine Reihe von strengen Bedingungen eingehalten werden. Diese Bedingungen sind für einen reibungslosen Produktionsprozess und die Gewährleistung der Qualität der Endprodukte unerlässlich. Das Verständnis und die Einhaltung dieser Einschränkungen sind entscheidend für den effektiven Einsatz von Familienformen in der Produktion.
Die Notwendigkeit der Ähnlichkeit von Produkten innerhalb von Familienformen
Bei der Herstellung von Teilen unter Verwendung von Familienformen im Spritzgussverfahren muss besonders auf die Ähnlichkeit von Form, Größe und Wandstärke der Teile geachtet werden.
Auswirkungen auf die Produktqualität:
Während des Spritzgussverfahrens können Geschwindigkeit, Druck und Temperatur des Spritzgusses die Abmessungen und die Oberflächenqualität der Produkte beeinflussen. Für jedes Produkt gibt es ein optimales Fenster für die Spritzgießbedingungen, das einen idealen und einen akzeptablen Bereich umfasst. Bei Produkten mit unterschiedlichen Größen und Wandstärken können diese Zustandsfenster jedoch erheblich voneinander abweichen und sich manchmal nicht überschneiden. Das bedeutet, dass sie sich möglicherweise nicht für die Produktion in ein und demselben Familienwerkzeug eignen. Familienformen sind möglicherweise nicht anwendbar, wenn:
- a. Es ist eine extrem hohe Präzision der Produktabmessungen erforderlich.
- b. Fehler beim Spritzgießen auftreten können, z. B. bei transparenten Teilen oder Produkten, bei denen Oberflächenfehler ein Problem darstellen.
Auswirkungen auf Spritzgussformen:
Die Formen im Spritzgussverfahren müssen einem erheblichen Druck standhalten. Wenn es zwischen den Produkten in einer Familienform erhebliche Größenunterschiede gibt, kann die Form ungleichmäßigen exzentrischen Kräften ausgesetzt sein. Wenn diese unausgewogenen Kräfte wiederholt wirken, können sie die Lebensdauer der Form verkürzen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Familienformen beim Spritzgießen zwar Effizienz- und Kosteneinsparungsvorteile im Herstellungsprozess bieten, dass aber die Konsistenz von Größe, Form und Wandstärke der Produkte berücksichtigt werden muss. Wenn diese Faktoren zu stark variieren, könnte dies die Qualität der Produkte und die Haltbarkeit der Form beeinträchtigen. Daher müssen diese Faktoren bei der Entscheidung für Familienformen sorgfältig bewertet werden, um einen reibungslosen Produktionsprozess und die Qualität der Endprodukte zu gewährleisten.
Zusätzliche Beschränkungen bei der Verwendung von Familienformen
Neben der Berücksichtigung der Größen- und Formkonsistenz der Produkte gibt es weitere Einschränkungen bei der Verwendung von Familienformen im Spritzgussverfahren:
Material- und Farbkonsistenz: Für alle Teile, die in der gleichen Familienform hergestellt werden, müssen identische Materialien und Farben verwendet werden. Diese Anforderung ergibt sich daraus, dass alle Teile gleichzeitig in einem einzigen Spritzgießzyklus hergestellt werden, so dass es unmöglich ist, für jedes Teil unterschiedliche Materialien oder Farben zu verwenden.
Anpassung der Anzahl der Kavitäten an den Teilebedarf: Die Anzahl der Kavitäten für jedes Teil im Werkzeug (d. h. die Anzahl der pro Spritzzyklus produzierten Teile) muss mit der in der endgültigen Produktbaugruppe benötigten Menge übereinstimmen. Wenn beispielsweise für eine Produktbaugruppe 2 A-Teile, 1 B-Teil und 3 C-Teile benötigt werden, sollte das Verhältnis der Kavitäten für A-, B- und C-Teile in der Familienform ebenfalls 2:1:3 betragen.
Erleichterung von Einschränkungen bei Familienformen während des Prototyping
Während der Prototyping-Phase können diese beiden Bedingungen gelockert werden:
- In der Prototyping-Phase kann es akzeptabel sein, einige überflüssige Teile zu verwerfen. Dies führt zwar zu einem gewissen Materialabfall, ist aber im Vergleich zu den Einsparungen bei den Werkzeugkosten eher vertretbar.
- Ein anderer Ansatz besteht darin, einige der Kanäle zu blockieren, um die Produktion von Teilen an diesen blockierten Stellen während des Einspritzvorgangs zu verhindern. Dies geschieht in der Regel durch Kupferlöten, das bei Bedarf später wieder entfernt werden kann. Diese Methode reduziert effektiv den Materialabfall (indem keine unnötigen Teile produziert werden) und wird im Allgemeinen in Szenarien eingesetzt, in denen eine etwas größere Menge an Teilen produziert wird.
Ein Beispiel für eine 4x4-Familienform
Dies ist eine erfolgreiche Anwendung einer 4×4-Familienform. Das Produkt besteht aus vier verschiedenen Teilen, wobei jedes Teil vier Kavitäten hat. Das bedeutet, dass mit jedem Spritzgießzyklus 4×4=16 Kunststoffteile hergestellt werden können.
Das für diese Produkte verwendete Material ist helles ABS, das für seine Toleranz gegenüber optischen Mängeln bekannt ist und somit ein breiteres Fenster für Spritzgussbedingungen bietet, was für die Verwendung von Familienformen sehr vorteilhaft ist.
Trotz der Größenunterschiede zwischen diesen vier Produkten - insbesondere die Knöpfe sind viel kleiner als die anderen Komponenten - sind ihre Wandstärken recht ähnlich. Bemerkenswert ist, dass diese Form seit über 150.000 Schüssen praktisch ohne Probleme funktioniert.
Wie im Video zu sehen ist, werden diese Produkte mit Hilfe von Saugnäpfen an Roboterarmen entnommen und dann in ihre jeweiligen Behälter fallen gelassen. Diese Einrichtung ermöglicht eine kontinuierliche Produktion ohne Formenwechsel, was zu erheblichen Einsparungen bei den Arbeitskosten führt. Regelmäßige Kontrollen der Produktqualität und des Maschinenbetriebs genügen. Dieses Beispiel zeigt anschaulich die Effizienz und die kostensparenden Vorteile der Verwendung von Familienwerkzeugen.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Familienformen zwar viele Annehmlichkeiten bei der Produktion bieten, aber auch bestimmte Einschränkungen haben. Das Verständnis dieser Einschränkungen ist entscheidend für eine bessere Planung des Produktionsprozesses, die Gewährleistung der Effizienz und die Aufrechterhaltung der Qualität. Während der Prototyping-Phase können diese Einschränkungen entsprechend gelockert werden, um Kosten und Zeit zu sparen.
