Wandstärke

Bemaßung

Die empfohlene allgemeine Wandstärke von spritzgegossenen Bauteilen hängt von der Größe der Geometrie, dem gewählten Werkstoff und der gewünschten Leistungsfähigkeit der Geometrie ab. Die Leistungsfähigkeit fasst hier die gewünschten Eigenschaften in folgenden Bereichen zusammen:

• Mechanik – Festigkeit und Steifigkeit.
• Schlagzähigkeit – Fähigkeit, mechanische Energie aufzunehmen.
• Isolierung – Thermisch und/oder elektrisch.
• Entflammbarkeit – Leichtigkeit, mit der ein Werkstoff entflammt.

Typischerweise liegt die Wandstärke im Bereich von 0,5 mm bis 4 mm. In spezifischen Fällen treten auch kleinere oder größere Wandstärken auf. Eine grundlegende Gestaltungsrichtlinie ist es, die Wandstärken so dünn und so gleichmäßig wie möglich zu halten. Wo unterschiedliche Wandstärken aus konstruktiven Gründen unvermeidbar sind, sollte ein allmählicher Übergang, wie in Abbildung 1 gezeigt, vorgesehen werden.

Metall aus einer bestehenden Metallform-Hohlform zu entfernen, ist im Allgemeinen vergleichsweise einfach. Metall hinzuzufügen dagegen kann schwierig (kostspielig) oder sogar unmöglich sein (Erstellung einer neuen Form – teuer). Betrachtet man dies aus Sicht der Wandstärke eines Bauteils, kann diese vergrößert, aber nicht verkleinert werden. Im Zweifelsfall also lieber dünner als dicker starten; dieses Prinzip wird als "steel safe" bzw. "metal safe" Auslegung bezeichnet.

Einfluss der Wandstärke

Es ist wichtig, die Nennwandstärke sorgfältig zu wählen. Denn neben der strukturellen Leistungsfähigkeit beeinflusst die Wandstärke auch Folgendes:

• Formfüllung – Wenn die Wandstärke nicht zum Fließverhalten des Thermoplasten passt, kann es schwierig sein, die Form vollständig zu füllen.
• Bauteilgewicht – Offensichtlich gilt: Je größer die Wandstärke, desto schwerer das Bauteil.
• Abkühlzeit – Je größer die Wandstärke, desto länger dauert das Abkühlen des Bauteils nach dem Spritzgießen.
• Bauteilkosten – Alle vorgenannten Faktoren sowie das größere Bauteilvolumen und die verlängerten Zykluszeiten beim Spritzgießen führen zu höheren Stückkosten.
• Maßhaltigkeit – Unterschiedliche Bereiche des Bauteils weisen unterschiedliche Abkühlraten auf, insbesondere bei hoher oder nicht gleichmäßiger Wandstärke. Dies führt zu eingebauten Eigenspannungen, die nach dem Auswerfen aus der Form zum Verzug des Bauteils führen.
• Bauteilperformance – Dicke Querschnitte können zum Entstehen von Lunkern (Hohlräumen) innerhalb der Wandstärke führen.
• Bauteilästhetik – Ist die (lokale) Wandstärke zu hoch, können unterschiedliche Abkühlraten zu Einfallstellen führen (siehe Abbildung 3).

Werkstoffspezifische Wandstärken

Die empfohlene Wandstärke hängt ebenfalls vom Fließverhalten der Werkstoffe ab. Die folgenden werkstoffbezogenen Faktoren beeinflussen das Fließverhalten:

• Viskosität bei Verarbeitungstemperatur.
• Kristallisationsgrad und -rate.
• Vorhandensein von Faserfüllstoffen und anderen Additiven.

Um einen ersten Eindruck vom Fließverhalten eines bestimmten Werkstoffs zu bekommen, können Spiralfluss-Kurven herangezogen werden. Diese liefern ein relatives Maß für die maximal erreichbare Fließlänge bei gegebener Wandstärke und Einspritzdruck. Spiralfluss-Kurven der häufig eingesetzten Envalior Materialien sind in unserer PlasticsFinder verfügbar.

Wandstärke und Werkstoffviskosität

Das Fließverhalten eines aufgeschmolzenen Kunststoffwerkstoffs wird durch seine Viskosität beschrieben: Ein niedrigerer Wert der Viskosität bedeutet, dass der Werkstoff im Schmelzzustand besser fließt. Dies ist von Vorteil beim Formgeben von Bauteilen mit sehr dünnen Wandungen.

Envalior’sAkulon (PA6 & PA66) und Stanyl (PA46) Produktlinien bieten mehrere verbesserten Fließtypen. Eine höhere Fließfähigkeit führt zu folgenden Vorteilen:

• Einfachere Formfüllung bei dünnen Querschnitten.
• Kürzere Zykluszeiten.
• MolVerarbeitung bei niedrigerer Temperatur und/oder mit einer Presse mit niedrigerem Pressdruck.
• Verbesserte Oberflächenqualität.