Mehrkavitätenwerkzeuge für den Spritzguss
Wie viele Kavitäten ein Werkzeug trägt, ist eine Frage der Stückzahl, kein Standard. Wir legen Verteilerkanal und Temperierung symmetrisch aus, bei 2, 4, 8, 16 oder 32 Kavitäten, sodass jede einzelne im gleichen Takt füllt, dasselbe Maß hält und gleichmäßig verschleißt. Das Stahlwerkzeug dafür steht in 4 bis 6 Wochen.
Kostenlose Beratung24 h
Angebotsfrist
2 bis 32
Kavitäten im Werkzeug
±0,05 mm
Maßstreuung von Kavität zu Kavität
250.000 Schuss
Werkzeugstandzeit
Materialien
| Sorte | Eigenschaften | Typische Anwendungen |
|---|---|---|
| P20, vorgehärteter Formstahl | 28 bis 34 HRC über den Querschnitt, gleichmäßige Härte, lässt sich gut polieren und ohne Nachvergütung bearbeiten, preiswert für mittlere Stückzahlen | Prototypen- und Kleinserienwerkzeuge, Kavitäteneinsätze, Serienwerkzeuge mit 4 bis 8 Kavitäten |
| 1.2344 (H13) Werkzeugstahl | Warmarbeitsstahl, nach Härten und Anlassen 48 bis 52 HRC, hohe Warmhärte und Beständigkeit gegen thermische Wechselbeanspruchung, Regelfall für gehärtete Kavitäten und Kerne | Serienwerkzeuge für technische Kunststoffe, Heißkanalwerkzeuge, Werkzeuge mit vielen Kavitäten, langlaufende Kavitäten |
| 1.2316 (420) Formenstahl, rostfrei | Vorgehärtet auf 30 bis 36 HRC, korrosionsfest, auf Hochglanz zu bringen, geeignet für transparente und optische Teile | Kavitäten für Optik- und Klarsichtteile, Sichtwerkzeuge, Lebensmittelkontakt, Medizintechnik |
| 1.2083 (420 modifiziert), rostfrei | Vorgehärtet auf 48 bis 52 HRC, korrosionsfest und hart, passend für transparente Teile, die Glanz und Verschleißfestigkeit zugleich brauchen | Hochglanz-Klarsichtgehäuse, Werkzeuge für optische Linsen, kosmetische Spritzgießwerkzeuge |
| S136 (1.2083 vorgehärtet), korrosionsbeständig | Hält 48 bis 52 HRC, behält den Schliff über lange Zeit, widersteht den korrosiven Abbauprodukten glasgefüllter und halogenierter Kunststoffe | Werkzeuge für glasgefülltes PA und PBT, halogenierte Brandschutztypen, Medizinwerkzeuge |
| Kupfer- und Aluminiumeinlagen | Kupferlegierung für schnelle Wärmeabfuhr an Heißkanaldüsen, Aluminium für konturnahe Kühlung in Werkzeugen mit vielen Kavitäten, beides als Einlage statt als ganzes Werkzeug | Heißkanaldüsen, konturnahe Kühlkanäle, vielkavitätige Werkzeuge mit gleichmäßigem Temperaturfeld |
Prozessparameter
| Parameter | Standardbereich |
|---|---|
| Verfügbare Kavitätenzahlen | 1, 2, 4, 8, 16, 32, bei einfachen Geometrien bis 64 |
| Bauzeit Stahlwerkzeug (4 bis 32 Kavitäten) | 4 bis 6 Wochen |
| Bauzeit Aluminiumwerkzeug | 2 bis 3 Wochen |
| Gewichtsstreuung zwischen den Kavitäten | innerhalb 1,5 % des Nennschussgewichts |
| Maßstreuung zwischen den Kavitäten | ±0,05 mm, enger auf Anfrage |
| Teilegewicht je Schuss | bis 2,5 kg, darüber auf Anfrage |
| Verteilerbauart | Heißkanal, Nadelverschluss, isolierter Heißkanal, Kaltkanal mit kanalarmer Auslegung |
| Werkzeugabmessungen | bis 1200 × 900 × 800 mm und 35 t |
| Erforderliche Schließkraft | bis 2500 kN |
| Erwartete Werkzeugstandzeit | 250.000 bis 500.000 Schuss je nach Kunststoff und Füllstoff |
Oberflächenbehandlungen
VDI 3400 Erodiermuster
Ein über Ätzen in die Kavitätenwand gelegtes feines Mattkorn, das sich auf das Formteil abbildet. Weil je Grad geforderter Entformungsschräge rund 0,025 mm Korntiefe zusammengehören, werden Schräge und Korn gemeinsam festgelegt statt nacheinander, sonst rupft das Korn beim Entformen.
Spiegelglanz hoch
In mehreren Arbeitsgängen mit Diamantpaste bis zum Spiegel poliert, für Klarsichtteile und Hochglanz. Wenn Glanz und Struktur zusammen verlangt sind, wird zuerst poliert; die Auslegungsbesprechung zeigt Ihnen jene Flächen, an denen der Glanz im strukturierten Bereich wieder verschwindet.
Gestrahlt oder gespritzte Struktur
Mit Glas- oder Keramikstrahlmittel entsteht ein gleichmäßiges Mattbild, das Werkzeugansätze überdeckt und sich angenehm greift. Diese Strukturfamilie verlangt keine Entformungsschräge, deshalb ist sie der Ausweg bei Wänden, die ein Korn sonst zusätzlich Schräge kosten würde.
Galvanische Feinbearbeitung mit Reinigung
Das elektrochemische Einebnen nimmt der Kavitätenwand die letzten Spitzen und senkt so das Risiko von Fließlinien auf glänzenden Teilen. Ein abschließender Reinigungsgang entfernt Poliermittelreste vor der Bemusterung, dort nämlich sitzt meist der Ursprung von Schmutzflecken auf transparenten Teilen.
Heißkanal und Verschlussdüsen
Verteiler, Düsen und Verschlussnadeln werden fertig bearbeitet und maßlich geprüft, bevor sie ins Werkzeug kommen. Die Düsenspitze wird auf den Kunststoff abgestimmt, damit die Massetemperatur am Anspritzpunkt über die ganze Zykluszeit hinweg über der Zersetzungsgrenze bleibt.
Auswerfer und Trennebene im Finish
Auswerferstifte, Auswerferhülsen und Schrägschieber werden poliert oder beschichtet, wo ein Sichtteil sonst eine Abzeichnung zeigte. Vor der Bemusterung wird das Werkzeug unter Streiflicht durchgesehen, damit Gratbilder an der Trennebene am Werkzeug gefunden werden und nicht erst am Teil.
Fertigungsgerechtes Design (DFM)
- Die Kavitätenzahl aus Jahresmenge und Zahl der Sachnummern ableiten, nicht aus dem niedrigsten Stückpreis: ein 16-fach-Werkzeug für ein Teil mit 20.000 Stück im Jahr steht herum und bindet Kapital
- Den Verteiler so ausgleichen, dass jede Kavität dasselbe Volumen bei derselben Temperatur bekommt, denn bei ungleicher Verteilung füllt die letzte Kavität kalt und bleibt kurz
- Die Verteilerwege spiegelbildlich halten und bei runden Teilen kanalarm auslegen, wenn der Anschnitt direkt ins Teil eintreten kann
- Vor dem Festlegen des Layouts die Maschinengröße klären, ein 16-fach-Layout an einem Teil mit 400 g Schussgewicht verlangt eine Presse, die im Projekt womöglich nicht zur Verfügung steht
- Bei weitgehend baugleichen Teilen ein Familienwerkzeug erwägen, das die Kavitäten über mehrere Sachnummern teilt und sich rechnet, wo Geometrie und Werkstoff übereinstimmen
- Nadelverschluss dort einsetzen, wo der Ansatz auf Sichtflächen sitzt, der Rest bleibt damit im Teil verborgen statt abgeschliffen zu werden
- Die Temperierung auf den dicksten Querschnitt ausrichten und bei hohen Kavitätenzahlen konturnah kühlen, wo eine gebohrte Leitung die Mitte der Kavität nicht erreicht
- Zugang für den Auswerfer und für die Werkzeugwartung mit einplanen, ein Werkzeug mit vielen Kavitäten, das sich nicht beschädigungsfrei öffnen lässt, kostet in der Instandhaltung mehr, als es beim Kunststoff einspart
- Den Heißkanal nur bei ausreichendem Volumen bestellen, die Mehrkosten tragen die Zykluszeit und der Angussabfall, nicht das einzelne Teil
- STEP, IGES oder DXF hochladen und die unverbindliche Kavitätenstudie abrufen, in 24 Stunden mit Verteilerausgleich, Zyklusabschätzung und Kostenvergleich auf ein Jahr
Werkzeuge & Kapazität
| Typ | Lieferzeit | Geeignet für |
|---|---|---|
| Aluminiumwerkzeug | 2 bis 3 Wochen | Vorserien von 25 bis 500 Stück, Markterprobung, Erprobung der Kavitätenzahl vor dem Schritt zum Stahl |
| Stahlwerkzeug mit Kaltkanal | 4 bis 6 Wochen | Serienprogramme, bei denen der Angussabfall nur wenig ins Gewicht fällt, üblicherweise bis 100.000 Stück im Jahr |
| Stahlwerkzeug mit Heißkanal | 5 bis 7 Wochen | Programme über 100.000 Stück im Jahr, bei denen Zykluszeit und Angussabfall die Stückkosten bestimmen |
| Familienwerkzeug (mehrere Sachnummern) | 5 bis 7 Wochen | mehrere weitgehend baugleiche Sachnummern in gemeinsamen Kavitäten, senkt die Werkzeugkosten je Nummer |
Qualitätssicherung
- Kavitätenzahl und Kavitätenausgleich werden am Erstteil bestätigt, Gewicht und Maß je Kavität sind einzeln erfasst
- Erstmusterbericht über die erste Kavität, die übrigen werden über Gewicht und kritische Maße nachgewiesen
- Die Gewichtsstreuung zwischen den Kavitäten wird gemessen und gegen das Ziel von 1,5 % berichtet
- Zeugnis des Formstahls und Bericht über die Wärmebehandlung gehen bei Übergabe mit dem Werkzeug ins Archiv
- Kurzschuss- und Vollschussversuche unter Serienbedingungen belegen Füllbild und Entlüftung
- Zum Werkzeug gehört ein Bemusterungsbericht mit Kavitätendruck, Zykluszeit und Teilegewicht
- Ansatzreste und Sichtflächen werden am ersten Schuss gegen das abgenommene Muster gehalten
- Auf Wunsch begleitet eine Abnahme durch SGS, Bureau Veritas oder TÜV die einzelnen Abschnitte
- Wartungs- und Polierintervalle stehen im Übergabepaket
- Jedes Los wird von Maßbericht, Werkstoffzeugnis und Ursprungszeugnis begleitet
Anwendungen
- Seriengehäuse und Frontblenden der Unterhaltungselektronik
- Verkleidungs- und Strukturmodule innen und außen am Fahrzeug
- Verschlüsse und Behälterfamilien für Verpackungen
- Innenrahmen und Bediengehäuse von Hausgeräten
- LED-Gehäuse und Kühlkörperkörper
- Baureihen von Steckverbindern und Reihenklemmen
- Spielzeug- und Zubehörfamilien
- Verbrauchsteile für die Medizintechnik
- Möbelbeschläge und Modulbauteile
Warum FHY Precision wählen
Die Kavitätenzahl folgt Ihrer Jahresmenge und Ihrem Sachnummernmix, Stückpreis und Werkzeugkosten stehen nebeneinander im Angebot
Verteiler und Temperierung symmetrisch ausgelegt, jede Kavität füllt im gleichen Takt und hält dasselbe Maß, geprüft am ersten Schuss
Streuung von Kavität zu Kavität unter 1,5 % im Gewicht und ±0,05 mm im Maß, gemessen und ausgewiesen
Kavitätenstudie ohne Berechnung in 24 Stunden, mit Verteilungsbild, Zyklusabschätzung und Kostenvergleich über ein Jahr
Stahlzeugnis und Wärmebehandlungsbericht liegen bei Übergabe beim Werkzeug
Alle Prüfschritte sind festgeschrieben; wer es neutral braucht, bekommt SGS, Bureau Veritas oder TÜV sowie ein Zeugnis nach EN 10204 3.1
Werkzeugbau und Spritzgießerei unter einem Dach in China, kalkuliert ohne Zwischenhandel
Auslegung, Werkzeug, Bemusterung und Serienteile in einem Auftrag
Häufig gestellte Fragen
1. Wie finde ich die richtige Kavitätenzahl für mein Teil?
Ansatzpunkt ist die Jahresmenge geteilt durch die Zahl der Sachnummern, danach wird von der Zykluszeit her zurückgerechnet. Unter etwa 20.000 Stück im Jahr für eine Nummer ist ein einkavitätiges Werkzeug meist die richtige Wahl. Darüber fangen die Mehrkosten der zusätzlichen Kavitäten an, sich zu tragen, und die Obergrenze setzen Schussgewicht gegen verfügbare Maschinengröße sowie die Kühlzeit des dicksten Wandabschnitts. Unsere Studie stellt Stückpreis gegen Kavitätenzahl, Werkzeugkosten eingerechnet, und genau dieser Vergleich entscheidet.
2. Wie groß ist der Preisunterschied zwischen 4 und 16 Kavitäten wirklich?
Der Stückpreis fällt grob im Verhältnis der Kavitätenzahl, aber nicht exakt, weil die Zykluszeit je Schuss leicht steigt, wenn der Verteiler wächst und die Maschine ein größeres Volumen füllen muss. Die Werkzeugkosten steigen mit der Zahl der Kavitäten, der Punkt der Entscheidung hängt also an der Menge und daran, über wie viele Monate das Programm laufen soll. Bei 200.000 Stück im Jahr ist der Unterschied erheblich, bei 15.000 Stück im Jahr trägt sich das 16-fach-Werkzeug nur selten.
3. Liefern alle 16 Kavitäten identische Teile?
Innerhalb eines benannten Bandes, ja. Wir halten die Gewichtsstreuung unter 1,5 % des Nenngewichts und die Maßstreuung unter ±0,05 mm, nachgewiesen am Erstteil, gemessen wird je Kavität einzeln. Die Gleichheit kommt aus dem ausgeglichenen Verteiler und der symmetrischen Temperierung, nicht aus der Zahl der Kavitäten als solcher; sitzt eine Kavität am Ende eines schlecht ausgeglichenen Verteilers, läuft sie kalt und liefert sichtbar leichtere Teile.
4. Wann lohnt sich der Aufpreis für einen Heißkanal?
Sobald die Jahresmenge groß genug ist, dass Zykluszeit und Angussabfall die Stückkosten tragen, in der Praxis ab etwa 100.000 Stück im Jahr für ein Gehäuse üblicher Größe. Der Heißkanal spart den Verteiler ein, die Masse darin wird damit zum Teil, und er nimmt die Kühlzeit für den Anguss weg, was den Zyklus verkürzt. Dagegen stehen teurere Verteilertechnik, längere Bauzeit und ein zusätzliches Wartungsthema. In der Kavitätenstudie rechnen wir beide Wege, bezogen auf Ihre Zahlen.
5. Was ist ein Familienwerkzeug und wann taugt es?
Ein Familienwerkzeug nutzt dieselbe Kavität für mehrere Sachnummern; die Unterschiede kommen über Wechseleinsätze ins Werkzeug, nicht über eine eigene Kavität je Nummer. Das funktioniert bei geometrisch benachbarten Teilen, einer Baureihe desselben Gehäuses in verschiedenen Längen etwa oder einem Halter mit unterschiedlichen Lochbildern. So decken die Werkzeugkosten mehrere Nummern zugleich statt einer. Ab drei annähernd gleichen Teilen lohnt die Prüfung, bei stark abweichender Geometrie nicht.
6. Wie lange dauert ein Mehrkavitätenwerkzeug?
Das Aluminiumwerkzeug steht bereits nach 2 bis 3 Wochen und eignet sich für Vorserien sowie dafür, eine Kavitätenzahl zu erproben, bevor der Stahl kommt. Stahlwerkzeuge mit 4 bis 32 Kavitäten brauchen 4 bis 6 Wochen, ein Heißkanalwerkzeug liegt bei 5 bis 7 Wochen. Bemusterung und Erstteilprüfung sind darin enthalten, gerechnet wird ab dem Zeitpunkt, an dem die Konstruktion eingefroren und das Füllergebnis freigegeben ist.
7. Was geschieht mit der Kavitätenzahl, wenn meine Menge steigt?
Das gehört in die Werkzeugplanung. Bewährt hat sich ein 8-fach-Werkzeug, dessen Grundaufbau später weitere acht Kavitäten aufnimmt; dann ist die Maschinenseite vorbereitet, wenn das Volumen die Investition trägt, und ergänzt werden nur Einsätze und der Verteilerausgleich. Diese erweiterbare Auslegung kostet am Anfang kaum etwas und erspart Ihnen später ein zweites Werkzeug.
8. Wie wird der Formstahl zum Kunststoff gewählt?
Vorgehärtetes P20 passt zu Prototypen- und mittleren Serienwerkzeugen, weil es ohne Wärmebehandlung auskommt und Werkzeugkosten spart. Gehärtetes H13 mit 48 bis 52 HRC ist der Regelfall für Serienkavitäten. Für transparente und optische Teile bringen rostfreie Stähle 1.2316 oder 1.2083 die Glanzhaltigkeit, die diese Teile brauchen. Bei glasgefüllten Typen ist rostfreier Stahl Pflicht, weil der beim Fahren freiwerdende Schwefel ungeschützten Werkzeugstahl über die Laufzeit angreift.
9. Bekommen wir Werkzeugzeichnung und Wartungsplan?
Ja, beides gehört zur Übergabe. Im Paket liegen Kavitäten- und Verteilerlayout, Temperierplan, Stahl- und Wärmebehandlungsnachweise, Angusslagen, Auswerferbild sowie Wartungs- und Polierintervalle, dazu die empfohlenen Einstelldaten aus der Bemusterung. Damit kann Ihre eigene Instandhaltung das Werkzeug betreuen, und genau das unterscheidet ein Werkzeug, das 400.000 Schuss läuft, von einem, das bei 150.000 neu aufgebaut werden muss.
10. Produzieren Sie auf dem Werkzeug auch weiter?
Ja, und für die meisten Kunden ist das der einfachere Weg: Ein Auftrag deckt Auslegung, Werkzeug, Bemusterung und Serienteile, der Stückpreis steht fest, sobald das Werkzeug bezahlt ist. Wer das Werkzeug lieber in die eigene Spritzgießerei nimmt, bekommt es ebenfalls, dann gehören die erprobten Einstelldaten aus der Bemusterung zum Paket, damit Ihre Einrichter mit einem lauffähigen Prozess anfangen.
11. Mit welchen Angaben kalkulieren Sie ein Mehrkavitätenwerkzeug?
Wir brauchen ein Modell als STEP oder IGES, eine Zeichnung mit Toleranzen und Hinweisen zur Sichtfläche, Kunststoff samt Faseranteil, die Jahresmenge, die Zahl der unterschiedlichen Sachnummern und, falls vorhanden, Ihren Zielpreis je Teil. Steht der Werkstoff noch nicht fest, genügen Einsatzbedingungen und mechanische Erwartung, wir rechnen zwei Kandidaten durch. Die Kavitätenstudie liegt an Werktagen innerhalb von 24 Stunden vor.
12. Wie stellen Sie sicher, dass jede Kavität dasselbe Teil bringt?
Drei Dinge tragen das Ergebnis. Ein symmetrischer Verteiler gibt jeder Kavität dasselbe Volumen bei derselben Temperatur. Gleiche Einsätze, statt Kavitäteneinsätzen in einem ausgeschlagenen Grundaufbau, halten die Geometrie über das ganze Werkzeug konstant. Und ein festgelegter Kühlplan sorgt für gleiche Temperaturverläufe, wodurch die Maße über die Lebensdauer nicht zwischen den Kavitäten wandern. Nachgewiesen wird je Kavität über das Gewicht am ersten Schuss, die Streuung soll unter 1,5 % bleiben.
13. Wie viele Kavitäten bauen Sie höchstens?
Im klassischen Aufbau bis 32, bei einfachen runden Geometrien mit kanalarmer Auslegung bis 64. Darüber hinaus begrenzt selten das Werkzeug, sondern die Maschine: Ein Schuss mit vielen Kavitäten braucht Schließkraft für die Projektionsfläche und plastifizierbares Volumen für ein gleichbleibendes Schussgewicht. Die Kavitätenstudie rechnet Tonnage und Schussgewicht gegen Ihre Maschinenliste, bevor das Layout gezeichnet wird, damit die Zahl auf der Zeichnung auch fahrbar ist.
14. Bauen Sie das Werkzeug für eine Nummer oder für mehrere?
Beides ist möglich. Ein Werkzeug für eine Sachnummer ist der einfache Fall. Das Familienwerkzeug deckt über Wechseleinsätze mehrere geometrisch ähnliche Nummern ab und verteilt die Werkzeugkosten auf alle. Ebenso lässt sich ein Werkzeug zunächst für ein Teil bauen und später ein zweiter Kavitätenblock ergänzen; die Kosten jeder Variante stehen in der Studie, die Entscheidung fällt also nicht im Ungefähren.
15. Können wir eine neutrale Prüfstelle einbinden?
Ja. Wir stimmen SGS, Bureau Veritas oder TÜV auf die Station ab, die Sie benennen, von der Eingangsprüfung des Formstahls bis zur Maß- und Funktionskontrolle der geformten Teile vor dem Verladen. Sie bekommen den Bericht von Prüfern, die Sie nicht selbst bestellt haben, und genau das steht oft in der Forderung eines Endkunden vor Annahme des ersten Loses eines neuen Lieferanten.
16. Wie hoch ist die Mindestmenge?
Ein Satz Teile, denn das Werkzeug ist eine einmalige Investition und die Teile fallen danach davon ab. Sinnvolle Untergrenze für ein Aluminiumwerkzeug sind 25 bis 500 Stück, darunter lohnt die spanende Fertigung mehr. Beim Stahlwerkzeug fängt der sinnvolle Bereich bei etwa 20.000 Stück im Jahr für eine Sachnummer an; die Kavitätenstudie beziffert genau, wo die Wirtschaftlichkeit für Ihr Teil liegt.