Desktop-SLA-3D-Druck beschleunigt die Innovation im Spritzguss

Spritzgießen ist ein weit verbreitetes Herstellungsverfahren für Kunststoffprodukte. Während traditionelle CNC-Metallformen in der Großserienproduktion hervorragend sind, stellen sie für Kleinserien erhebliche Herausforderungen dar: hohe Kosten und lange Vorlaufzeiten. Für Prototypen und Kleinserien (ungefähr 1.000 bis 1.000 Einheiten) bieten 3D-gedruckte Spritzgussformen eine zeit- und kosteneffiziente Alternative. Dieser Ansatz ermöglicht auch eine größere Flexibilität, sodass Ingenieure und Designer Formendesigns testen, Änderungen einfach vornehmen und schneller iterieren können – und das zu einem Bruchteil der Kosten der CNC-Bearbeitung.

Die Verwendung eines Stereolithografie-(SLA)-3D-Druckers – wie des Formlabs Form 3+ – zur Erstellung benutzerdefinierter Formen ist unkompliziert und kombiniert die Vorteile des 3D-Drucks mit traditionellen Formtechniken. Im Folgenden finden Sie eine umfassende Anleitung zum Einrichten eines DIY-Spritzgusssystems, einschließlich wesentlicher Werkzeuge und Best Practices.

Die Einrichtung eines DIY-Kunststoffformsystems erfordert eine anfängliche Investition, aber die langfristigen Einsparungen an Zeit und Kosten können den Aufwand rechtfertigen. Folgendes benötigen Sie:

• Hochleistungs-Desktop-SLA-3D-Harzdrucker: Modelle wie der Formlabs Form 3+ produzieren präzise Formen mit glatten Oberflächen, was hochwertige Formteile gewährleistet.
• 3D-Druckmaterialien, die den Temperaturen und Drücken des Spritzgussverfahrens standhalten: Empfohlene Harze sind:
  • Rigid 10K Resin: Ein industrielles, glasfaserverstärktes Material mit hoher thermischer Stabilität (HDT: 218 °C bei 0,45 MPa) und Steifigkeit (Zugmodul: 10.000 MPa).
  • High Temp Resin: Mit einer Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 238 °C bei 0,45 MPa ist dieses spröde, aber hitzebeständige Material ideal für Hochtemperaturformen.
  • Grey Pro Resin: Bietet eine geringere Wärmeleitfähigkeit, was zu längeren Abkühlzeiten führt, ist aber haltbarer für den erweiterten Einsatz.
• Desktop-Spritzgussmaschine: Zu den Optionen gehören die Systeme Galomb Model-B100, Holipress, Minijector, Morgan, APSX oder Micromolder. Automatisierte Maschinen wie Babyplast eignen sich für die Herstellung von Kleinteilen.
• Kunststoffgranulat Ihrer Wahl
• CAD-Software für das Formendesign (z. B. Blender)

Hinweis: Diese Methode eignet sich am besten für die Kleinserienproduktion von Kleinteilen. Größere Komponenten erfordern möglicherweise weiterhin industrielle Verfahren.

Beginnen Sie mit dem Entwerfen von Formeinsätzen in CAD-Software (hier wird Blender verwendet, aber der Workflow ist in anderen Tools ähnlich):

1. Laden Sie eine leere Formeinsatzvorlage herunter oder entwerfen Sie Ihre eigene.
2. Importieren Sie beide Hälften des Formkerns und Ihr 3D-Modell in das CAD-Tool.
3. Verwenden Sie boolesche Operationen, um die Teilegeometrie von den Formhälften zu subtrahieren und so die richtige Ausrichtung mit dem Einspritzanschluss sicherzustellen.
4. Exportieren Sie jede Formhälfte zum Drucken.

Wählen Sie ein Harz basierend auf Ihren Formanforderungen:

Für optimale Ergebnisse richten Sie die Formhohlraumfläche im Slicer (z. B. PreForm) nach oben aus, um die Nachbearbeitung zu vereinfachen und glatte Oberflächen zu gewährleisten.

Wenn die 3D-gedruckte Form fertig ist, fahren Sie mit dem Spritzgießen mit Materialien wie den folgenden fort:

• LDPE, PP, PA, PE
• TPE, TPU, PLA, ABS
• ASA, HDPE, EVA, PS, POM

Um ein Anhaften der Teile und eine Beschädigung der Form zu verhindern, tragen Sie ein Trennmittel auf Silikonbasis auf. Befolgen Sie die Anweisungen Ihrer Maschine für optimale Ergebnisse.

• Verwenden Sie kleinere Schichthöhen (50 oder 25 Mikrometer), um sichtbare Drucklinien auf fertigen Teilen zu minimieren.
• Integrieren Sie 2–5° Schrägwinkel auf vertikalen Oberflächen, um die Teileentfernung zu erleichtern.
• Polieren Sie Trennlinien mit feinem Schleifpapier, um Grat zu reduzieren.
• Kühlen Sie Teile schneller in einem Wasserbad ab, um Verformungen zu minimieren.
• Versetzen Sie gravierte Details um mindestens 1 mm von der Oberfläche.
• Fügen Sie bei Aluminiumrahmen 0,125 mm zusätzliche Dicke zu den Formen hinzu, um die Abdichtung unter Kompression sicherzustellen.

Durch die Kombination von 3D-Druck und Spritzguss können Hersteller kostengünstige, schnelle Prototypen und Kleinserienproduktionen realisieren und so die Markteinführungszeit für neue Produkte verkürzen.