Alles, was Sie über die Prototypenfertigung im Spritzguss wissen müssen 

Im Mittelpunkt der innovativen Produktentwicklung steht die Prototypenfertigung für den Spritzguss. Diese Methode ist ein Eckpfeiler auf Ihrem Weg vom Konzept zum marktreifen Produkt. Sie formen keine Plastikmuster, sondern stellen Ihre Ideen gestalterisch auf die Probe. Dabei werden die Funktionalität und Machbarkeit eines Produkts rigoros geprüft.

Inhaltsverzeichnis

Lassen Sie uns einen umfassenden Leitfaden zur Prototypenproduktion freischalten Spritzgießen. Es wird Ihnen helfen, den Zweck und die Arten der Prototypenerstellung zu verstehen, während Sie tief in den gesamten Teiledesign- und Materialauswahlprozess eintauchen können. Egal, ob Sie Spritzgießer, Designer oder Produktspezialist sind, dieser Leitfaden bietet Ihnen die meisten Einblicke in die spannende Welt der Prototypenfertigung für typische Spritzgussverfahren. Lass uns anfangen!

Was ist Spritzguss-Prototyping?

Prototypenfertigung für den Spritzguss

Dabei wird im Spritzgussverfahren eine vorläufige Version eines Teils des Produkts erstellt. Spritzgießen ist ein Herstellungsprozess, bei dem geschmolzenes Material in einen Formhohlraum eingespritzt wird. Dieses Material kühlt ab und verfestigt sich in der gewünschten Form der Form. Der nächste Schritt besteht darin, den Kunststoffteil der Form zu entfernen

Zweck des Prototypings

Sie fragen sich vielleicht, warum Sie vor der Herstellung eines Teils oder Produkts ein Produktmuster erstellen müssen. Hier sind einige Hauptgründe:

  • Test und Validierung

 Damit können Sie Design, Funktion, Texturen und Herstellbarkeit eines Produkts testen und validieren. Wenn Hersteller während des Tests einige Konstruktionsfehler feststellen können oder SpritzgussfehlerDann können sie diese beheben, bevor sie mit der Serienproduktion beginnen.

  • Materialprüfung

Ein weiterer Zweck besteht darin, das Verhalten und sein Verhalten unter verschiedenen Bedingungen zu testen. Hersteller benötigen immer Hilfe bei der Auswahl des geeigneten Materials für das Endprodukt. Glücklicherweise hilft ihnen Prototyping dabei, andere Materialien als Muster auszuwählen und dann ihre Eigenschaften zu testen. Durch den Vergleich verschiedener Modelle und Materialien können sie leicht das am besten geeignete Material für das Endprodukt finden. Es ermöglicht die Prüfung anderer Materialien und ihres Verhaltens unter verschiedenen Bedingungen. Dies hilft bei der Auswahl des am besten geeigneten Materials für das Endprodukt.

  • Kosten- und Zeiteffizienz

Durch die Herstellung von Prototypen können Sie Zeit und Geld sparen. Wenn Sie Designänderungen vornehmen müssen, können Sie dies frühzeitig tun. Wenn Sie kein Muster erstellen, geben Sie möglicherweise später mehr Geld aus, wenn Spritzgussform- oder Designänderungen erforderlich sind.

Prototypen
  • Markttests

Bevor ein Produkt auf einer erweiterten Ebene eingeführt wird, ist es immer eine gute Idee, neue Produktmuster zu erstellen. Sie ermöglichen es Ihnen, den Markt zu testen und die Interessen potenzieller Kunden und Stakeholder zu bewerten. 

Arten von Prototyping

Hier sind vier gängige Typen:

  1. Konzept: Wann immer Sie das konzeptionelle Design und die Ästhetik eines Produkts bewerten möchten, erstellen Sie einen Prototyp. Sie ermöglichen es Ihnen, das äußere Erscheinungsbild und Aussehen eines Designs zu überprüfen.
  2. Functional: Sie können diesen Typ erstellen, um die Funktion eines Produkts unter realen Bedingungen zu testen. Hersteller stellen sie aus dem Material her, das sie für das Hauptprodukt wünschen. Das Endziel besteht darin, die Festigkeit, Haltbarkeit und Funktionalität eines Teils oder Produkts zu testen.
  3. Präsentation: Sie verwenden hochwertige Materialien immer dann, wenn Sie ein Musterprodukt für Präsentationen, Marketing oder Investorengespräche benötigen. Der Zweck besteht darin, das Produkt für die Präsentation besonders attraktiv zu machen.
  4. Pre-Production: Dieser Typ wird vor der Massenproduktion erstellt. Der Zweck dieses Prototypings ist das Testen und Validieren.

Technikbasierte Typen

Es gibt zwei gängige Arten des technikbasierten Prototypings. Einer ist ein 3D-Druck-Prototyp und der zweite ist ein Spritzguss-Prototyp. Lassen Sie uns die Details jedes Typs einzeln freischalten.

3D Druck

Es handelt sich um ein Beispielprodukt, das unter Verwendung von a erstellt wurde 3D Druck Fertigungsprozess. Während dieses Prozesses werden anhand eines digitalen Modells mithilfe von 3D-gedruckten Formen Schicht für Schicht Muster aufgebaut.

3D-gedruckter Prototyp

Hier sind einige wichtige Vorteile:

  1.  Es ist ziemlich schwierig, mit traditionellen Fertigungsmethoden detaillierte, komplexe Formen herzustellen. Zur Herstellung eines Musters kommt der 3D-Druck oder das additive Fertigungsverfahren zum Einsatz.
  2. Mit dieser Methode können Sie schnell 3D-Muster erstellen. Dies scheint eine gute Idee zu sein, wenn Sie in der Produktion Zeit sparen möchten.
  3. Es fallen keine Einrichtungs- oder Werkzeugkosten an und es handelt sich um eine ideale Technik, um kleine Mengen kostengünstig zu produzieren.

Nachteile

  1. Sie können die Festigkeit und thermischen Eigenschaften von 3D-gedruckten Teilen nicht testen.
  2. Aufgrund der langsamen Produktionsgeschwindigkeit und der hohen Materialkosten handelt es sich nicht um eine kostengünstige Prototyping-Technik.
  3. Mit 3D-gedruckten Teilen lässt sich kein präzises Oberflächenfinish erzielen.

Spritzgegossene Probe

Es handelt sich um eine traditionelle Methode für große Produktvolumina und Prototyping. Bei dieser Methode wird geschmolzenes Material in einen Formhohlraum eingespritzt, wo es abkühlt und sich verfestigt, um einen Prototyp zu bilden.

Spritzgegossener Prototyp

Vorteile

Hier sind die wichtigsten Vorteile:

  • Es ist die effektivste Technik zum Testen von Festigkeit und thermischen Eigenschaften.
  • Bei großen Stückzahlen ist diese Technik sehr kostengünstig. 
  • Sie können qualitativ hochwertige Muster mit außergewöhnlicher Qualität herstellen Oberflächenfinish und feine Details im Spritzgussverfahren. Umfangreiches wird nicht nötig sein Nachbearbeitung.

Nachteile

Hier sind einige Mängel von Prototypen:

  • Sie müssen zunächst mehr Geld ausgeben, da Sie dafür Formen herstellen müssen.
  • Es ist unmöglich oder irgendwie schwierig, damit Muster komplexer Designs zu erstellen.
  • Die Vorlaufzeit beim Spritzgießen ist höher als beim 3D-Druck, da Sie Zeit für die Herstellung von Formen und Werkzeugen benötigen.

Spritzgussteile im Vergleich zu 3D-Druckteilen

Aspekt3D-gedruckter Prototyp Spritzgegossener Prototyp
HerstellungsprozessEs handelt sich um einen additiven Prozess, bei dem der Prototyp Schicht für Schicht aufgebaut wirdEs ist ein subtraktiver Prozess, bei dem eine Form verwendet wird.
Design-FlexibilitätHoch, kann komplexe Geometrien erzeugenBegrenzt durch Einschränkungen beim Formendesign
SchnelligkeitSchnelle Produktion kleiner Mengen Zunächst ist es aufgrund der Formvorbereitung langsam. Aber später geht es für große Produktionen schneller.
Kosten für KleinserienproduktionKostengünstiger Weniger kosteneffektiv bei der Formenherstellung
MaterialeigenschaftenIm Allgemeinen schwächer als SpritzgussStärker und konsistenter
OberflächenfinishMöglicherweise ist eine Nachbearbeitung erforderlichHochwertige Oberflächenveredelung, keine Nachbearbeitung erforderlich
Kosten für KleinserienproduktionWeniger kosteneffektiv  Kostengünstiger
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Was macht Prototyping so wichtig?

Hier sind einige Gründe, warum die Erstellung von Prototypen unerlässlich ist, bevor man sich auf eine erweiterte Produktion einlässt.

1. Konzeptvalidierung und -verfeinerung

Designer und Stakeholder können die Produkte durch Prototyping visualisieren. Es ermöglicht Designern, wichtige Änderungen vorzunehmen und ein Design genau abzustimmen, bevor das Endprodukt hergestellt wird.

2. Funktionsprüfung

Sie machen es Ihnen einfach, die Funktionalität des Produkts zu testen. Bei Funktionsmängeln können Sie sofort Änderungen vornehmen. Sie können kostspielige Revisionen nach der Produktion vermeiden.

Prototyping

3. Benutzer-Feedback 

Prototyping ist für das Überleben neuer Produkte auf dem Markt von entscheidender Bedeutung. Sie können das Marktpotenzial einschätzen und sich durch das Feedback der Verbraucher einen Überblick verschaffen, bevor Sie sich auf die Serienproduktion einlassen.

4. Kosten- und Risikoreduzierung

Prototyping hilft Herstellern, Risiken und Mängel in frühen Entwicklungsstadien zu erkennen und zu beheben. Es reduziert teure Fehler und Neukonstruktionen. Darüber hinaus können Sie Ihre Ressourcen gut verwalten, indem Sie eine fundierte Entscheidung treffen, indem Sie das geeignete Material für ein Teil oder Produkt auswählen.

5. Einbindung und Finanzierung von Stakeholdern

Dies ist das Wichtigste, um die Finanzierung durch die Interessengruppen sicherzustellen. Anleger können anhand von Musterprodukten das Potenzial und die Realisierbarkeit eines Produkts überprüfen.

6. Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Zertifizierung

Oftmals benötigen Sie Produktmuster zu Test- und Zertifizierungszwecken. Aufsichtsbehörden können das Produkt nur prüfen und das Zertifikat ausstellen, wenn es den Industriestandards oder behördlichen Anforderungen entspricht.

Entwerfen von Prototypen für den Spritzguss

Entwerfen von Prototypen für den Spritzguss

Hier finden Sie einen schrittweisen Prozess zum Entwerfen von Prototypen für den Spritzguss.

Schritt 1: Produktdesign vorbereiten

Im ersten Schritt entsteht das Kunststoffproduktdesign. Ein Design muss machbar sein. Typischerweise erstellen Kunststoffexperten oder 3D-Prototyping-Experten den Entwurf unter Berücksichtigung der richtigen Wandstärke. Sie müssen mit Designexperten zusammenarbeiten oder CAD-Software optimal nutzen, um ein realisierbares Designkonzept zu erstellen.

Schritt 2: Produktentwicklung

Sobald ein Entwurf die Funktionalität erfüllt und als machbar erachtet wird, wird er an die Produktionsentwicklungsphase weitergeleitet. Hier wird das Material für den Prototyp ausgewählt und von Experten überwacht Kunststoff-Spritzguss So können sie bei Bedarf Anpassungen problemlos vornehmen. Typischerweise werden für Kunststoff-Prototyping-Dienstleistungen Stahlformen verwendet und konisches Material verwendet, damit es schnell ausgeworfen werden kann. 

Schritt 3: Formenerstellung oder 3D-Druck

Wenn Sie ein komplexes Design haben, können Sie es mit 3D-Druck angehen, ohne eine Form zu erstellen. Beim Kunststoffspritzguss werden jedoch Kunststoffplatten verwendet. Wenn ein Design komplizierte Geometrien aufweist, benötigen Sie ein neues Stahlwerkzeug, da mehr als zwei Hälften der Form erforderlich sind. Prototypenformen können aus weicherem Stahl als herkömmliche Spritzgussformen hergestellt werden, da sich dieses Material leichter herausarbeiten lässt.

Für einfache und kleine Kunststoffprodukte wird eine aufwendige und relativ teure Testform verwendet. Der technologische Fortschritt hat den Prozess der Kunststoffprototypen vereinfacht. Dank der Formflussanalyse können Sie den Fluss des Kunststoffmaterials in die Form leicht erkennen und die Bestimmung der Angusspositionen stellt keine Herausforderung mehr dar. Es ist einfacher geworden, die Gasfallen und Bereiche zu überprüfen, die nicht mit Material gefüllt werden sollen.

Schritt 4: Nutzen Sie die Spritzgussmaschine

Sobald die Form fertig ist, wird sie in die Spritzgießmaschine eingesetzt, in die das Kunststoffmaterial eingespritzt wird. Der geschmolzene Kunststoff wird in die Form eingespritzt und durch die Wasserleitungen gekühlt. Nach Abschluss des Abkühlvorgangs wird der Klemmdruck abgebaut. Die Form öffnet sich und Sie können Ihr Kunststoffdesign in physischer Form erhalten.

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Materialien für die Prototypenherstellung

Hier sind die am häufigsten verwendeten Materialien:

Verschiedene Arten von Kunststoff

Standardkunststoff ist eine kostengünstige Option, wenn sich Ihr Design noch im Anfangsstadium befindet und Sie ein Muster erstellen müssen. Sein größter Nachteil besteht jedoch darin, dass es andere Eigenschaften aufweist als das für die Massenproduktion vorgesehene Material.

Technische Kunststoffe kosten mehr als Polymere, sind aber eine gute Wahl für die Herstellung von Mustern für medizinische Geräte. Es würde helfen, das zu verwenden Spritzgusstechnik zur Erstellung von Mustern für die Erstmusterprüfung. Polyphenylsulfon PPSU ist eine kostengünstige Materialwahl für die Herstellung funktionaler Typen.

Obwohl Sie technisches Kunststoffmaterial verwenden und mit dem 3D-Druck einen Prototyp erstellen können, denken Sie daran, dass dieses Muster stärker ist als das im Spritzgussverfahren hergestellte.

AspektGebrauchsgegenstände KunststoffeTechnische Kunststoffe
Mechanische Eigenschaften Höhere Festigkeit, Steifigkeit und Hitzebeständigkeit. Ideal für Anwendungen mit geringer BelastungGeringere Festigkeit, Steifigkeit und Hitzebeständigkeit, ideal für anspruchsvolle Anwendungen.
KostenKostengünstig, geeignet für budgetfreundliches PrototypingTeuer aufgrund spezieller Formulierungen
Chemische Resistenz Begrenzte chemische Beständigkeit, anfälliger für Zersetzung durch Chemikalien und LösungsmittelHohe chemische Beständigkeit, geeignet für raue Umgebungen
Thermische EigenschaftenNiedrigere Schmelzpunkte, nicht für Hochtemperaturanwendungen geeignetHöhere Schmelzpunkte, ideal für Hochtemperaturanwendungen

Stahl und Aluminium

Prototypformen können entweder aus Stahl oder Aluminium hergestellt werden. Es gibt viele verschiedene Qualitäten beider Materialien:

Aspekt AluminiumWeicher und halbgehärteter Stahl
GewichtLeicht, 1/3 des StahlgewichtsWeich, leicht zu bearbeiten
StärkeNiedrigHohe Zugfestigkeit, insbesondere bei halbgehärteten Sorten
BearbeitbarkeitWeich, leicht zu bearbeitenHart, schwer zu bearbeiten
KorrosionsbeständigkeitNatürliche Korrosionsbeständigkeit ohne OberflächenbehandlungGeringere Korrosionsbeständigkeit, Beschichtungen und Behandlungen zum Schutz
KostenWeniger teuer, kostengünstig für leichte AnwendungenGeringere Korrosionsbeständigkeit, Beschichtungen und Behandlungen zum Schutz
  • Aluminium: Wer weniger ausgeben möchte, ist mit Aluminium richtig. Sie können dieses Material verwenden, wenn es fest sitzt Toleranzen sind in einem Spritzgussprojekt nicht erforderlich.
  • Weich und halb: Gehärteter Stahl – Wenn enge Toleranzen erforderlich sind, können Sie Stahlformen bearbeiten und Teile mit hohen Toleranzen herstellen, z. B. innerhalb von +/-0.001 Zoll. Für Musterprodukte sollten Sie am besten weichen und halbgehärteten Stahl in Betracht ziehen, da Experten mit diesem Material in weniger als zwei Wochen eine Form herstellen können. Obwohl Sie für halbgehärteten Stahl das Doppelte ausgeben, lohnt es sich, wenn Sie Formteile mit engen Toleranzen spritzen müssen.
  • Gehärteter Stahl: Die Verwendung von gehärtetem Stahl ist immer eine gute Idee, wenn Sie bei Prototypen für die Luft- und Raumfahrt, die Medizin oder andere anspruchsvolle Anwendungen enge Toleranzen benötigen.
AspektAluminiumformenFormen aus gehärtetem Stahl
Haltbarkeit und LebensdauerGeringere Haltbarkeit, ideal für Prototypenbau oder kurze Produktionsläufe, da sich das Material mit der Zeit abnutzt.Hohe Haltbarkeit, lange Lebensdauer. Ideal für die Großserienproduktion.
BearbeitbarkeitDurch die einfachere Bearbeitung können Sie Formen schneller und kostengünstiger herstellenSchwieriger zu bearbeiten, erfordert mehr Zeit und Kosten für die Formvorbereitung
WärmeübertragungHervorragende Wärmeleitfähigkeit, schnellere Abkühlzeit und kürzere Zykluszeit.geringere Wärmeleitfähigkeit, langsamere Abkühlzeit und höhere Zykluszeit.
KostenWeniger teuer und kosteneffektiv für Kleinserienproduktion und PrototypingAufgrund der Bearbeitungs- und Materialkosten hoch. Aufgrund des Haltbarkeitsfaktors kosteneffizient für die Produktion großer Stückzahlen.

Mehrere Formmaterialien

Sie können für Ihre Form mehrere Materialien verwenden. Erstellen Sie beispielsweise die Basis aus weichem Stahl oder Aluminium und anschließend können Sie einen Einsatz aus gehärtetem Stahl herstellen. Die Wahl des Materials hängt jedoch von Ihren Projektanforderungen ab.

SCHLAMM

Sie können auch MUD-Einsätze (Master Unit Die) verwenden, die gut mit Standard-Formrahmen funktionieren. Das Beste an MUD Mold ist, dass es die Werkzeugkosten um 66 Prozent senkt. Sie können dieses Material verwenden, wenn Sie einen Prototyp mit komplexen und komplizierten Designmustern benötigen.

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Wann benötigen Sie Prototypen-Spritzguss?

Bei der Erstellung eines Prototyps können Sie durch 3D-Druck und Bearbeitung Zeit sparen, insbesondere wenn Sie ein komplexes oder kompliziertes Design formen müssen. Es gibt jedoch viele Fälle, in denen Sie Spritzguss-Prototypen verwenden, bevor Sie sich für die Massenproduktion entscheiden:

1. Wirtschaftlich

Mit Spritzguss können Sie große Mengen an Prototypen in hoher Geschwindigkeit herstellen. Wenn Sie mehr als 30 Stück produzieren müssen, sollten Sie immer auf Spritzguss zurückgreifen, da dieser kostengünstiger ist als 3D-Druck. Geben Sie etwas Geld für eine Musterform aus und reproduzieren Sie dann so viele Teile, wie Sie benötigen, und das zu einem günstigeren Preis als beim 3D-Druck.

2. Hohe Präzision

Prototyp

Mit 3D-Druck oder maschineller Bearbeitung können Sie keine hohe Präzision und ein glattes Finish erzielen. Dann benötigen Sie ein Spritzgussteil.

3. Vielseitigkeit

Die Spritzgusstechnik ermöglicht das Ausprobieren verschiedenster Kunststoffe. Bei der Auswahl des geeigneten Materials für Ihr Produkt ist diese Technik also besser als die 3D-Malerei. Im Spritzgussverfahren hergestellte Musterteile weisen eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Daher werden spritzgegossene Prototypen häufig für medizinische Tests und klinische Studien verwendet.

4. Schnellere Produktionszeit

Typischerweise verfügen Prototypenformen für den Spritzguss je nach Design über eine einzige Kavität. Dadurch kann diese Form in ein bis zwei Wochen hergestellt werden. Sobald das Prototypenwerkzeug fertig ist, können Sie mit dem Spritzgussverfahren einen schnellen Prototypen erstellen CNC-VERARBEITUNG oder 3D-Druck. Der Zykluszeit beträgt beim Spritzgießen 45 bis 60 Sekunden. Daher handelt es sich um eine der schnellsten Methoden zur Herstellung von Prototypen im großen Maßstab.

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Zusammenfassung

Die Herstellung von Prototypen für das Spritzgießen ist der wichtigste Teil eines erfolgreichen Produktentwicklungsprozesses, da sie Ihnen hilft, das Risiko von Design- oder Produktfehlern zu reduzieren. Sie genießen ein tiefes Verständnis und Weitblick für Materialien und Methoden durch Prototyping.

Die Herstellung von Prototypen ist unerlässlich, da sie Ihnen dabei hilft, das Risiko eines Designfehlers zu vermeiden, Ihre Vision zu verfeinern und die Machbarkeit und Funktionalität eines Produkts zu testen. Dieser erste Schritt der Produktentwicklung erspart Ihnen teure Fehler und Irrtümer in der Postproduktionsphase.

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David

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Ich bin der Gründer von Hongju Silicone. Ich bin seit mehr als zwei Jahrzehnten in diesem Bereich tätig. Wenn Sie nach maßgeschneiderten Silikonkautschukprodukten suchen, können Sie mir gerne Fragen stellen.

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