Die Kraft kommt von innen

Die Kraft kommt von innen. Verzugsarme Formteile aus Thermoplast.

Spritzgussteile sind durch die ausgereifte Fertigungs­technik vielseitige und preisgünstige Serienbauteile. Um diese Voraussetzungen zu ermöglichen, bedarf es an die Bauteilkonstruktion hohe Anforderungen. Ein wesentlicher Grundsatz sind geringe und vor allem gleiche Wandstärken. Dieser Umstand führt meist zu komplexen Geometrien und wegen der Bauteilsteifigkeit zu Verrippungen. Problemzonen im Spritzgussteil.

Konstruktionsideen scheitern, weil sie unterschiedliche Wandstärken, Materialanhäufungen oder Verrippungen bedingen. Mit teurer Formenbautechnik können Materialanhäufungen verdrängt werden. Dies erhöht die Komplexität und die Rentabilität rechnet sich bei kleinen und mittleren Stückzahlen nicht mehr.

Verstärkt wird dies durch die Anisotropie bei gefüllten Werkstoffen. Die Orientierung der Füllstofffasern wirkt hierbei als Verzugsverstärker. Darunter leidet die Form- und Lagetoleranz am Bauteil.

Dieses Problem löst das TSG-Verfahren. Im Treibmittelspritzguss (TSG) gefertigte Bauteile weisen ein weitgehend kompaktes Gefüge auf, welches um etwa 3 bis 5% durch Treibmittel expandiert wird. Dadurch werden die Schwunddifferenzen innerhalb des Spritzgussteiles kompensiert und die speziellen Eigenschaften des Werkstoffes bewahrt. Das bringt für die Bauteilkonstruktion entscheidende Vorteile und Freiheitsgrade.

Im TSG-Verfahren gefertigte Formteile haben einen weitgehend ausgeglichenen Spannungshaushalt. Die übliche Nachdruckphase im Spritzgussprozess entfällt und damit auch der bis zu 1000 bar hohe Druck, bei dem Spannungen im Bauteil erzeugt und eingefroren werden. Die Kompensation der Schwindung bei TSG erfolgt homogen aus der Schmelze, aus eigener innerer Kraft und an allen Stellen gleich.

Für kleine und mittlere Bedarfsmengen steht das TSG-Verfahren in der Gesamtbetrachtung von der Idee bis zum funktionierenden Teil sehr weit vorne. Kleine, präzise Teile im Gewichtsbereich von einem Gramm bis hin zu stabilen, passgenauen Bauteilen im Massereich von 2.000mm und einem Gewicht von 20 kg sind im Markt oftmals alternativlos im Einsatz. Die gestellten Anforderungen werden funktionsgerecht erfüllt und das TSG-Formteil zeigt die notwendige Substanz.

Durch ein grösseres Bauteilvolumen steigen Materialeinsatz und Zykluszeiten, was sich in höheren Teilepreisen niederschlägt.

Die Vorteile der im thermoplastischen Schaumguss (TSG) gefertigten Bauteile auf einen Blick:

  • verzugsarme Bauteilgeometrie
  • breit einsetzbare Palette an Thermoplasten
  • Gestaltungs­freiheit bei der Bauteilkonstruktion
  • Einfallstellen werden unscheinbarer
  • hervorragende Passgenauigkeit der Bauteile zueinander
  • sehr hohe Reproduzierbarkeit
  • geringe Investitionskosten durch günstige Formen

Gewindeverbindungen

Messing Gewindeeinsätze für Kunststoffbauteile

Gewindeeinsätze für Kunststoffteile. Zuverlässige und mehrfach wiederverwendbare Gewindeverbindungen über die Lebensdauer der Anwendung hinweg.

Um Kunststoffbauteile aus unterschiedlichen Materialien immer wieder sicher und lösbar zu befestigen, werden metallische Gewindeeinsätze verwendet. Im Besonderen werden Gewindebüchsen dann verwendet, wenn eine regelmässige Demontage und Bauteilmontage gefordert ist. Die Gewindebüchsen sind in verschiedenen Gewindegrössen erhältlich und orientieren sich an der DIN-Norm 16903.

Falls kein unbegrenzt wiederverwendbares Gewinde gebraucht wird, stellt die Verwendung von Gewindeeinsätzen und losen Montageschrauben vom wirtschaftlichen und technischen Standpunkt aus nicht die ideale Lösung dar. Hier wird die Direktverschraubung mit Hilfe von PT-Schrauben empfohlen.

Rändelarten

Um den Drehmomentwiderstand und den Auszugswiderstand positiv zu beeinflussen wird die Aussenform der Gewindebüchsen mit Rändelungen und Nuten versehen. Dadurch wird eine grössere Oberfläche und eine Hinterschneidung zwischen Kunststoff und Buchse erzeugt. Die Praxis zeigt, dass gerade Rändel die bevorzugte Wahl sind. Rauhere Rändel wirken sich zwar positiv auf das zulässige Drehmoment aus, bewirken jedoch auch eine Erhöhung der Spannung im Kunststoff. Besonders bei den After-Moulding-Verfahren finden Gewindeeinsätze mit Rändel Anwendung.

In-Moulding

In-Moulding beschreibt das Umspritzen von Gewindeeinsätzen durch das Einlegen der Einsätze in die Werkzeugform vor dem Urformprozess. Dies kann manuell oder unter Einsatz eines Handlingsystems erfolgen.

Umspritzen

Das wichtigste Verfahren, zur Einbringung von metrischem ISO-Gewinde in Kunststoff ist das Umspitzen von Gewindeeinsätzen. Diese werden vor dem Urformen in das Werkzeug eingelegt und von Kernstiften in Position gehalten. Während des Spritzgussprozesses wird eine dosierte Menge plastifizierter Kunststoff unter hohem Druck in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs eingespritzt. Die in Position befindlichen Gewindeeinsätze werden dabei umspritzt. Dadurch werden hohe Auszugs- und Drehmomentwiderstände erzielt.

Für das Umspritzen von Gewindeeinsätzen empfiehlt KERN die Form R 6kt mit Ansatz nach DIN 16903. Durch den sechskantigen Körper weist der Einsatz einen idealen Auszugs- und Drehmomentwiderstand auf. Die Form R 6kt steht in den Standard-Werkstoffen MS 58, Stahl 5 S und Stahl rostfrei zur Auswahl.

Ist das Umspritzen von Gewindeeinsätzen in Anschraubdomen vorgesehen, empfiehlt Kern die Form S rund mit Ansatz nach DIN 16903. Statt einer sechskantigen Kontur weist der Gewindeeinsatz Rändelungen auf. Dies verhindert die Bildung von Spannungsrissen im Anschraubdom. Der Gewindeeinsatz Form S steht in den Standard-Werkstoffen MS 58, Stahl 5 S und Stahl rostfrei zur Auswahl.

 

 

Gewinde d1 M 3  M 3,5 M 4 M 5 M 6 M 8 M 10 M 12
a2 1,6 2 2 2,5 3 4 5 5
b2 1 1 1 1 1 1 1 1
b3 1,8 2 2,8 3,5 4 5,5 6 7
d2 2,5 2,9 3,3 4,2 5 6,8 8,5 10,3
d6 4,2 5 5,5 7 8 10 12,5 16
l2 4,5 5,5 6 7,5 9 12 15 18
l4 7 8 9 10,8 12,8 16,6 20 23,8
Masse in mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gewinde d1 M2 M 2,5 M 3 M 3,5 M 4 M 5 M 6
a2 1,2 1,5 1,6 2 2 2,5 3
b2 0,8 0,8 1 1 1 1 1
b3 1,6 1,6 1,8 2 2,8 3,5 4
d2 1,6 2,05 2,5 2,9 3,3 4,2 5
d6 3,5 3,8 4,2 5 5,5 7 8
l2 3,5 4 4,5 5,5 6 7,5 9
l4 5,2 6 7 8 9 10,8 12,8
Masse in mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

After-Moulding

After-Moulding beschreibt die Montage von Gewindeeinsätzen nach der Entformung des Kunststoffbauteils. Diese Methode ist häufig kostengünstiger gegenüber dem Umspritzen, da das Einlegen der Gewindeeinsätze in die Werkzeugform entfällt und somit die Zykluszeit gesenkt werden kann. Zudem wird Ausschuss, durch eine fehlerhafte Positionierung, reduziert.

Selbstschneidende Gewindeeinsätze

Ähnlich wie bei der Direktverschraubung mittels PT-Schrauben werden die selbstschneidenden Gewindeeinsätze in die vorgeformte oder vorgebohrte Aufnahmebohrung eingedreht. Die Gewindegänge sind dann nicht spanlos sondern schneidend geformt. Die belastbare Verbindung erzeugt gute Bedingungen für Gewindeeinsätze, die nach dem Urformprozess montiert werden.

KERN empfiehlt die selbstschneidenden Gewindeeinsätze ENSAT®-S mit Schneidschlitz von der Firma Kerb Konus. Für spezielle Platzverhältnisse, insbesondere für dünnwandige Spritzgussteile eignet sich der Einsatz der Dünnwand-ENSAT®-SD.

Ultraschallschweissen und Warmeinbetten

Sowohl das Ultraschallschweissen als auch das Warmeinbetten sind Verfahren zur Montage von Gewindeeinsätzen nach dem Formen. Anders als beim Umspritzens der Gewindeeinsätze, finden diese Verfahren nur bei Teilen aus Thermoplasten Anwendung. Das hängt verfahrensbedingt damit zusammen, dass zum Einbetten der Gewindeeinsätze ein lokales Plastifizieren des Kunststoffes notwendig ist. Nur thermoplastische Kunststoffe lassen sich in einem bestimmten Temperaturbereich beliebig oft aufschmelzen und abkühlen.

Die Gewindeeinsätze werden in beiden Verfahren in die zuvor plastifizierte Aufnahmebohrung unter Zugabe einer kontrollierten Kraft eingebettet. Es muss sichergestellt werden, dass eine ausreichende Menge an Kunststoff verdrängt wird, um die äussere Kontur des Gewindeeinsatzes abzudecken. Andernfalls wird der maximale Auszugs- und Drehmomentwiderstand nicht erreicht.

Kalteinpressen

Das Kalteinpressen ist ein schnelles und kostengünstiges Verfahren zum Einbetten von Gewindeeinsätzen in weichem Kunststoff. Zur Steigerung des Auszugs- und Drehmomentwiderstands eignen sich Einsätze mit schräger Rändelung. Die einfache Montage kann mit einem Hammer oder einer Presse erfolgen.

 

Konstruktionsrichtlinien

Die Konstruktionsrichtlinien gelten für die Gestaltung der Aufnahmebohrung und der Dome. Eine richtige Aufnahmebohrung trägt massgeblich zum festen Sitz des Gewindeeinsatzes bei. Ein Untermass der Bohrung kann zu Spannungen und Rissen im Kunststoff führen. Ein Obermass hingegen reduziert den maximalen Auszugs- und Drehmomentwiderstand.

Aufnahmebohrung

Grundsätzlich sind gespritzte Bohrungen gebohrten Bohrungen vorzuziehen. Durch die dichtere und härtere Oberfläche der Bohrung erhöht sich die Festigkeit. Diese sollten mindestens zwei Gewindegänge länger sein als der Gewindeeinsatz. Für die selbstschneidenden Gewindeeinsätze ENSAT® von der Firma Kerb Konus entnehmen Sie bitte die Mindestlochtiefe aus den Werksnormen 302 0 und 303.

Die Durchmesser der Aufnahmebohrungen findet man in den Datenblättern der Herstellern. Insbesondere, wenn harte und spröde Werkstoffe oder Füllstoffe eingesetzt werden, empfehlen wir den Durchmesser zu erhöhen und in Versuchen zu testen. Richtwerte für die Bohrlochdurchmesser der ENSAT® finden Sie in den Werksnormen 302 0 und 303. Konische Bohrungen oder ein Ansenken der Bohrung reduzieren die Montagezeiten bei After-Mould-Verfahren und gewährleisten ein sauberes Ausrichten der Einsätze.

Dom

Die richtige Gestaltung der Dome beeinflusst zusätzlich den Sitz der Buchse. Der Durchmesser der Dome sollte so gewählt werden, dass die Wandstärke das Einbaudrehmoment der Schraube aufnehmen kann. In Verbindung mit dem TSG-Verfahren stellen dickwandige Dome keine Probleme dar. Bitte entnehmen Sie aus den Tabellen die Richtwerte für die Aussendurchmesser der Anschraubdome.

 

Ensat®-S 302 0 (selbstschneidend, Standard)

Innengewinde Aussengewinde Gewindesteigung Länge

Bohrloch-

durchmesser

(Richtwert)

Anschraubdom-

durchmesser

(Richtwert)

Mindest-

Bohrlochtiefe

bei Sacklöchern

M 3 5 0,5 6 4,7 bis 4,8 7,5 bis 12,5 8
M 3,5 6 0,75 8 5,6 bis 5,7 9 bis 15 10
M 4 6,5 0,75 8 6,1 bis 6,2 9,75 bis 16,25 10
M 5 8 1 10 7,5 bis 7,6 12 bis 20 13
M 6 10 1,5 14 9,2 bis 9,4 15 bis 25 17
M 8 12 1,5 15 11,2 bis 11,4 18 bis 30 18
M 10 14 1,5 18 13,2 bis 13,4 21 bis 35 22
Masse in mm            
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Ensat®-SD 303 (selbstschneidend, Dünnwand)

Innengewinde Aussengewinde Gewindesteigung Länge

Bohrloch-

durchmesser 

(Richtwert)

Anschraubdom-

durchmesser

(Richtwert)

Mindest-

Bohrlochtiefe

bei Sacklöchern

M 3 4,5 0,5 6 4,2 bis 4,3 6,75 bis 11,25 8
M 3,5 5 0,6 6 4,7 bis 4,8 7,5 bis 12,5 8
M 4 6 0,7 6 5,6 bis 5,7 9 bis 15 8
M 5 7 0,8 8 6,6 bis 6,7 10,5 bis 17,5 10
M 6 8 1 10 7,5 bis 7,6 12 bis 20 13
M 8 10 1,25 12 9,2 bis 9,4 15 bis 25 15
M 10 12 1,5 15 11,2 bis 11,4 18 bis 30 18
Masse in mm            

Vielfalt der Möglichkeiten

Vielfalt der Möglichkeiten. Kontrovers, objektiv und engagiert.

Staub ist der Hersteller hochwertiger, technischer Kunststoffteile und beherrscht die etablierten Fertigungs­technologien. Sprechen Sie uns an, wir zeigen Ihnen die Vielfalt unserer Möglichkeiten, deren Eigenschaften und Kosten auf.

Wir beraten Sie objektiv und nach Ihren Bedürfnissen. Stellen Ihnen vergleichende Angebote vor, auf deren Basis Sie die richtige Entscheidung treffen können.

Starke Konkurrenz unserer Herstellprozesse

Unsere Vorteile sind offensichtlich. Ein sich auf konkurrierende Technik stützender Zulieferer kann Ihnen ein offener, in Ihrem Sinne engagierter Gesprächspartner sein, wir bieten Ihnen viele Jahrzehnte Erfahrung in der Kunststoffverarbeitung und eine Vielfalt kontroverser Möglichkeiten:

 

Vorgelagerte Herstellprozesse
  • Formenbau.
    Form­werkzeuge für alle unsere formgebenden Herstellverfahren. Eigengewichte bis 12 t.
  • Halbzeugproduktion.
    Halbzeuge für die Zerspanung von Maschinenelementen, extrudiert und gegossen.
Verarbeitende Herstellprozesse
  • Spritzguss.
    Spritzgegossene Funktionsteile und Gehäuse bis 16 kg.
  • Thermoplastischer Schaumguss.
    Gehäusetechnik und hochintegrative Funktionsteile bis 16 kg.
  • Hybridtechnik.
    Werkstoffkombinationen addieren die Vorteile der einzelnen Materialien.
  • MET-Verfahren.
    Kleine, einfache Teile kostengünstig aus den gängigen Thermoplasten hergestellt.
  • Polyurethan-Integralhartschaum.
    Aus dem duroplastischen Polyurethan geschäumte Grossteile bis 50 kg.
  • Polyurethan-Giesssysteme.
    Harte und kompakte Formteile bis 65 kg.
  • Thermoformen.
    Im Vakuumverfahren tiefgezogene Formteile bis zu 2 × 2 m.
  • Profilextrusion.
    Profile extrudiert bis Ø 300 mm.
  • Polyamidgiessen.
    Gegossene Schwermaschinenteile bis 2 t.
  • Zerspanen.
    Kostengünstige Dreh- und Frästeile in Einzel- und Serienfertigung.
Nachgelagerte Herstellprozesse
  • Lackieren.
    Funktional und dekorativ lackierte Kunststoffteile.
  • Schirmungen.
    Harzgebundene Schirmungen für die elektro­magnetische Verträg­lich­keit von Kunststoffgehäusen.
  • Drucken & Beschriften.
    Verschiedene Verfahren zum Seriendruck und individuellem Markieren.
  • Montage.
    Manuelle, automatische oder kollaborative Montage von Baugruppen.

Integrierte Fertigung

Oft kann ein einzelnes Verfahren die Anforderungen einer speziellen Anwendung nicht erfüllen. Wir bieten in solchen Grenzbereichen die integrierte Fertigung an, z. B.

  • überdrehte Passungen an Spritzgussteilen
  • spritzgegossene oder zerspante Funktionselemente in geschäumten Grossteilen
  • vorgegossene oder extrudierte Formteile zur nachträglichen Zerspanung

Konstruktion

Staub ist System­lieferant. Gewinnen Sie uns als starken Entwicklungspartner.

Dank Jahrzehnte langer Erfahrung mit tausenden realisierten Projekten ist Staub ein starker Entwicklungspartner. Der Fokus liegt auf kundenspezifische Baugruppen und Kunststoffteile im Bereich Maschinenbau, Feinmechanik und Gehäusetechnik.

Wir begleiten Sie von Ihren ersten konzeptionellen Gedanken, über die Konstruktionsphase, den Prototypenbau, den Formenbau und die Vorserie, bis hin zur Serienreife und Serienfertigung. Wir sind ein vollständig integrierter System­lieferant. Alle wesentlichen Fertigungs­schritte erfolgen in unseren eigenem Werkzeugbau und Kunststoffwerk. Unser CAD / CAM-System ist lückenlos und durchgängig in alle Prozessstufen eingebunden. Ziel ist ein Produkt als überzeugende Einheit aus Innovation, Technik und Design.

Entwicklung. Nutzen Sie das Know-how, egal in welchem Stadium der Entwicklung sich Ihr Produkt befindet. Aufgrund der Erfahrung unserer Anwendungs­technik aus mehreren Tausend Anwen­dungen und Entwicklungen mit technischen Kunststoffteilen im Jahr, können Sie mit unseren Vorschlägen immer am Puls des Marktes sein.

Zu den Serviceleistungen unserer anwendungs­technischen Abteilungen gehören:

Machbarkeitsanalysen. Schicken Sie uns ein Fax mit Ihren ersten konzeptionellen Skizzen oder den Entwürfen Ihres Designers. Zusammen mit Ihnen werden wir am Telefon oder in einem persönlichen Gespräch diskutieren, ob es eine wirtschaftliche Fertigungs­möglichkeit gibt und welches Verfahren das geeignete ist.

Materialauswahl. Aufgrund Ihrer Pflichtenliste/-heftes und der Artikelzeichnung unterstützen wir Sie bei der Auswahl des wertanalytisch besten Werkstoffes. Die richtige Werkstoffwahl gibt Ihrer Konstruktion die nötige Sicherheit und nutzt Kostensenkungspotentiale.

Engineering. Auf Wunsch erstellen wir aus Ihren Designskizzen und Ihrem Pflichtenheft die vollständige Konstruktion der Baugruppen und Gehäuse. Hierzu verwenden wir moderne 3D- oder 2D-CAD-Systeme.

Prototypenbau. Die so erstellten CAD-Daten nutzen wir zur Anfertigung der Prototypen. Vollautomatisch mit unserer Stereolithographie (STL), dem selektiven Laser-Sinter-Verfahren (SLS) oder handwerklich in unserem Modellbau.

Vorserien. Benötigte Vorserien erstellen wir aus Low-Cost-Formen (Epoxyformen, Silikonformen, Aluminiumformen u.a.).

Serienreife. Das Projekt wird begleitet von einem verantwortlichen Ansprechpartner in unserem Haus, bis das Kunststoffteil alle Ihre Anforderungen erfüllt und die Serie gestartet werden kann.