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Kunststoff-Prototypen für Serienteile mit Spritzgießen rasch hergestellt

11.11.2008
Das Spritzgießen liefert Prototypen aus Kunststoffen für die Serienfertigung in wenigen Tagen. Die Qualität entspricht der spritzgegossener Serienteile. Das ermöglicht die schnelle Auslieferung von Erstteilen, zum Beispiel erster geräuschloser Kühler zur Wärmeableitung in Computern. Dazu wurden Befestigungselemente in einer Aluminiumform spritzgegossen. Der Formenbau dauerte nur ein Wochenende.

Die Innovation der dänischen Noise Limit ApS heißt Silent Flux: eine geräuschlose Kühltechnik für High-End-Prozessoren. Sie macht in Computern schnell rotierende Lüfter, die Luft auf Aluminium-Wärmeableiter blasen, überflüssig. Dadurch wird der Luftstrom, der im PC die Hauptgeräuschquelle ist, reduziert. Um diese Entwicklung weltweit Interessenten vorzustellen, benötigte man schnell Musterteile, die in Design und Funktion dem Serienteil entsprachen. Lieferzeiten von sechs bis acht Wochen – wie in der Prototypenfertigung meist üblich – sind in der IT-Branche viel zu lang.

Prototypen in fünf Tagen statt sechs Wochen

So fiel die Entscheidung zur Fertigung der ersten Befestigungselemente für den geräuschlosen Kühler auf den britischen Prototypenhersteller Protomold. Er hat diese Kunststoffteile in nur fünf Tagen geliefert. Sie wurden gleich aus dem Kunststoff für die Serienfertigung spritzgegossen.

Der Kühler selbst besteht aus Aluminium und enthält hermetisch versiegelte, selbstzirkulierende Flüssigkreisläufe ohne bewegliche Teile. Sie können mit einem schwächeren Luftstrom mehr Wärme ableiten als konventionelle Kühler. Diese Innovation führte vor gut acht Jahren zur Gründung von Noise Limit – einer Entwicklungsfirma, die ihren Sitz am Rande der dänischen Hauptstadt hat und heute sieben Mitarbeiter beschäftigt.

Den kurzen Zeitrahmen zur Fertigung der Kunststoffteile konnte Protomold in Telford aus mehreren Gründen einhalten. So reichte der Kunde das Teiledesign per Internet ein. Dazu nutzte er die Prüfsoftware Part Tester auf der Protomold-Website. Innerhalb einer Stunde konnte Antwort gegeben werden – inklusive Vorschlägen, wie sich das Design bezüglich der Serienfertigung optimieren lässt. Das überzeugte.

Prototypen-Bauer analysiert 3D-CAD-Modell

Voraussetzung dafür ist lediglich ein 3D-CAD-Modell, an dem die Herstellbarkeit der Teile im Spritzgießverfahren analysiert wird. Während der Entwicklung der Teile nahm Noise Limit den Service von Protomold mehrmals in Anspruch.

Ein weiterer Grund liegt im Formenbau. Er basiert auf standardisierten Formkonzepten. Sie ermöglichen, dass nur noch die formgebenden Einsätze gefertigt werden müssen. Alle andere Komponenten kommen aus einem Baukasten. So reicht bei Protomold das Spektrum von der kompletten Stammform bis zum einzelnen Formenrahmen. Zum Auswerfen der Teile werden Stifte verwendet. Auf Schieber kann verzichtet werden. Falls das nicht machbar ist, sind sie im Rahmen integriert.

Kurze Durchlaufzeiten im Formenbau

Diese Maßnahmen führen im Formenbau zu kurzen Durchlaufzeiten. Im Vergleich zum konventionellen Spritzgießen lässt sich die Vorlaufzeit für das Erstteil bis auf ein Drittel verkürzen, sofern die Formeinsätze auf CNC-Fräsmaschinen in einer Aufspannung komplett gefertigt werden können.

Diese Zeiteinsparung ermöglichte, dass die Form für die Befestigungselemente des Kühlers übers Wochenende fertiggestellt wurden. Kurz darauf erhielt Noise Limit 50 Musterteile. Einen Tag später wurden die Teile montiert, so dass der Kunde nach weiteren 24 h die ersten geräuschlosen Kühler an einen taiwanesischen Computerhersteller zum Testen verschicken konnte. Die volle Funktionsfähigkeit war sichergestellt.

So entstanden die Befestigungselemente von Anfang an aus dem Kunststoff für die Serienfertigung. Eine mechanische Fertigung der Musterteile hätte laut Noise Limit zu Einschränkungen hinsichtlich der Eigenschaften geführt.

Spritzgießen erzielt bei Prototypen hohe Qualität

Der große Vorteil spritzgegossener Musterteile liegt in der erzielten Qualität. Sie ist im Wesentlichen identisch mit spritzgegossenen Serienteilen und entspricht der eines Serienprodukts. Daher können an diesen Teilen Funktions- und Designtests vorgenommen werden. So lässt sich die Zeit bis zur Fertigstellung der Spritzgießform für die Serienfertigung vorteilhaft nutzen.

Das Ergebnis ist eine reduzierte Entwicklungsdauer. Dadurch kann nicht selten die Markteinführung eines Produkts zeitlich vorgezogen werden. Nicht nur in der IT-Branche ist der Wettbewerbsdruck hoch, sondern auch in der Automobil-, Elektro- und Elektronikindustrie sowie in Zukunftsbranchen wie der Medizintechnik.

Außerdem lassen sich die Stückzahlen über die Fertigung von Musterteilen hinaus steigern. Kleinserienfertigung ist möglich. Im Rahmen der Erstbestellung fertigt Protomold Stückzahlen bis etwa 2000. Backups sind unproblematisch, falls man auf die Spritzgießform für die Serienfertigung länger als geplant warten muss. So weiß man bei Noise Limit, dass Protomold bei Bedarf eine einsatzfähige Form bereitstellt.

Jörg Müller leitet die deutsche Vertriebsniederlassung der britischen Protomold Ltd, Telford, in 74821 Mosbach.

Jörg Müller | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/kunststoffundgummiverarbeitung/articles/153687/

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