Die Wahl zwischen verschiedenen Anschnittarten beim Spritzgießen beeinflusst weit mehr als nur die Stelle, an der der Kunststoff in das Werkzeug eintritt. Der Anschnitt beeinflusst den Fülldruck, die Position von Bindenähten, den Nachdruck, das Oberflächenbild und die Trennung des Angusskanals nach dem Spritzgießen. Eine ungünstige Wahl kann eine sichtbare Anschnittmarkierung hinterlassen, den Materialfluss einschränken oder das Füllen eines ansonsten gut spritzbaren Bauteils erschweren.
Welche Anschnittart geeignet ist, hängt von der Geometrie, dem Materialverhalten, der Produktionsmenge und den Anforderungen an die Oberfläche ab. Einige Anschnitte ermöglichen eine einfache Werkzeugkonstruktion und geringe Druckverluste, während andere einen verdeckten Materialeintritt oder eine automatische Anschnittabtrennung ermöglichen.
Dieser Leitfaden erklärt, was ein Anschnitt beim Spritzgießen ist, welche wichtigen Varianten es gibt, wo sie eingesetzt werden können und welche Aspekte vor der endgültigen Festlegung des Werkzeugkonzepts geprüft werden sollten.
Was ist ein Anschnitt beim Spritzgießen?
Ein Anschnitt ist eine definierte Öffnung zwischen dem Angusskanalsystem und der Kavität. Durch diese Öffnung gelangt die Kunststoffschmelze während der Füllung in die Kavität. Seine Abmessungen bestimmen, wie schnell das Material in die Kavität eintritt und wie der Druck während der Nachdruckphase übertragen wird.
Die Anschnittauslegung ist wichtig, da Anzahl, Form und Position der Anschnitte den gesamten Spritzgießprozess beeinflussen. Wird die Eintrittsstelle verschoben, verändert sich die Fließweglänge des Polymers, die Position, an der verschiedene Fließfronten aufeinandertreffen, und die Bereiche, die am längsten mit Nachdruck versorgt werden.
Der Anschnitt hinterlässt außerdem Spuren am fertigen Bauteil. Abhängig von seiner Ausführung kann dies eine kleine Anschnittmarkierung oder ein größerer Bereich sein, der nachträglich entfernt werden muss. Einige Anschnitte trennen sich beim Öffnen des Werkzeugs automatisch vom Bauteil, während andere anschließend manuell oder automatisiert entfernt werden müssen.
Da der Anschnitt mit dem Angusskanal, der Kavitätsgeometrie und den Prozessbedingungen zusammenwirkt, sollte er bereits während der Werkzeugentwicklung und Anschnittoptimierung berücksichtigt werden und nicht erst festgelegt werden, nachdem das restliche Werkzeugkonzept bereits abgeschlossen ist.
Arten von Anschnitten beim Spritzgießen
Die verschiedenen Anschnittarten unterscheiden sich hinsichtlich Form, Position, Abtrennmethode und Art der Materialzuführung. Die Auswahl sollte daher auf das gewünschte Fließverhalten, die Oberflächenanforderungen, die Produktionsmenge und das Werkzeugkonzept abgestimmt werden.
Kantenanschnitt
Ein Kantenanschnitt ist eine rechteckige Öffnung, die an der Werkzeugtrennebene positioniert wird. Das Material tritt normalerweise seitlich in das Bauteil ein. Dadurch lässt sich der Anschnitt relativ einfach fertigen und bei Bedarf anpassen.
Der wesentliche Vorteil liegt in der einfachen Ausführung. Kantenanschnitte eignen sich für viele flache oder mittelgroße Bauteile und ermöglichen einen vergleichsweise ungehinderten Materialfluss. Der Nachteil besteht darin, dass sie normalerweise nachträglich abgetrennt werden müssen und eine sichtbare Anschnittmarkierung an der Bauteilkante hinterlassen.
Bei mehreren möglichen Anschnittpositionen kann eine Spritzgießsimulation dabei helfen, Druckbedarf, Füllbalance und mögliche Bindenähte bereits vor der endgültigen Festlegung des Anschnitts zu vergleichen.
Direkter Anschnitt / Stangenanschnitt
Bei einem direkten Anschnitt bzw. Stangenanschnitt wird das Material direkt über den Anguss in das Bauteil eingespritzt, ohne dass ein separater Verzweigungsanguss erforderlich ist. Dadurch entsteht ein kurzer Fließweg mit einem vergleichsweise geringen Druckverlust. Diese Variante eignet sich insbesondere für große Bauteile und einfache Einkavitätenwerkzeuge.
Die große Anschnittöffnung ermöglicht außerdem eine effektive Nachdruckübertragung. Allerdings hinterlässt der Anguss eine relativ große Anschnittmarkierung, die normalerweise manuell entfernt werden muss. Aufgrund seiner Größe kann der Anschnitt außerdem später einfrieren, wodurch sich die Zeit bis zum Abschluss der Nachdruckphase verlängert.
Der direkte Anschnitt ist daher besonders geeignet, wenn das Erscheinungsbild an der Eintrittsstelle eine untergeordnete Rolle spielt und die Geometrie von einer zentralen und weitgehend ungehinderten Materialzuführung profitiert.
Cashew-Anschnitt
Ein Bananenanschnitt ist eine gebogene Variante eines Kaltkanal- bzw. Tunnelanschnitts. Die gekrümmte Geometrie ermöglicht es, das Material an eine Stelle zu führen, die mit einem geraden Tunnelanschnitt nur schwer erreichbar wäre.
Diese Anschnittart eignet sich insbesondere dann, wenn die Eintrittsstelle von einer sichtbaren Bauteilkante entfernt positioniert werden soll. Bei geeigneter Auslegung ermöglicht die Geometrie außerdem eine präzise automatische Anschnittabtrennung.
Der Nachteil liegt in der höheren Komplexität des Werkzeugs. Der gebogene Kanal ist schwieriger herzustellen und zu warten als ein herkömmlicher Kanten- oder gerader Tunnelanschnitt. Zudem entsteht durch die gekrümmte Geometrie ein zusätzlicher Strömungswiderstand, weshalb Abmessungen und Materialverhalten sorgfältig geprüft werden müssen.
Tab-Anschnitt
Bei einem Tab-Anschnitt wird die Schmelze zunächst in einen zusätzlichen Materialbereich, den sogenannten Tab, geleitet, der mit dem eigentlichen Bauteil verbunden ist. Der Tab nimmt einen großen Teil der hohen Scherung auf, die beim Austritt der Kunststoffschmelze aus dem Anschnitt entsteht. Dadurch wird die eigentliche Bauteilgeometrie weniger stark belastet.
Diese Anschnittart eignet sich insbesondere für optische oder oberflächenkritische Bauteile. Sie kann beispielsweise bei Polycarbonat, Acrylglas, SAN oder ABS eingesetzt werden, wenn eine geringere Scherbelastung des eigentlichen Bauteils gewünscht ist.
Der Nachteil besteht im zusätzlichen Materialverbrauch und einem weiteren Nachbearbeitungsschritt. Der Tab muss nach dem Spritzgießen entfernt werden. Wenn eine minimale Nachbearbeitungszeit im Vordergrund steht, ist diese Anschnittart daher weniger attraktiv.
Fächeranschnitt
Ein Fächeranschnitt beginnt am Angusskanal schmal und verbreitert sich in Richtung Kavität. Dadurch wird die Kunststoffschmelze über eine größere Breite in das Bauteil eingeleitet. Die größere Eintrittsfläche ermöglicht eine gleichmäßigere Verteilung der Schmelze über eine breite Fließfront. Dadurch eignen sich Fächeranschnitte besonders für breite oder relativ dünnwandige Bauteile.
Ein weiterer Vorteil kann eine verbesserte Maßhaltigkeit und ein reduzierter Verzug sein, wenn die breitere Fließfront zu einer gleichmäßigeren Materialverteilung führt.
Allerdings muss der größere Anschnitt nach dem Spritzgießen in der Regel stärker nachbearbeitet werden als ein kleiner Punkt- oder Tunnelanschnitt. Außerdem muss die Geometrie sorgfältig ausgelegt werden, damit die Schmelze tatsächlich gleichmäßig über die gesamte Breite verteilt wird.
Punktanschnitt / Pinpoint-Anschnitt
Ein Punktanschnitt beziehungsweise Pinpoint-Anschnitt besitzt eine kleine, kreisförmige Öffnung und wird häufig bei Drei-Platten-Werkzeugen mit Kaltkanalsystem eingesetzt. Beim Öffnen des Werkzeugs trennt sich der Anschnitt vom Bauteil, wodurch eine automatische Anschnittabtrennung ermöglicht wird. Typische Durchmesser von Punktanschnitten liegen etwa zwischen 0,2 und 1,5 mm.
Die kleine Öffnung hinterlässt nur eine relativ kleine Anschnittmarkierung. Außerdem können mehrere Punktanschnitte an einem Bauteil eingesetzt werden, um lange Fließwege zu verkürzen oder eine möglichst symmetrische Füllung zu erreichen.
Der kleine Querschnitt führt jedoch zu einem höheren Strömungswiderstand und einer höheren Scherbelastung als bei einem größeren Kanten- oder Stangenanschnitt. Bei der konventionellen Ausführung ist außerdem ein Drei-Platten-Werkzeug erforderlich.
Tunnelanschnitt
Ein Tunnelanschnitt, führt schräg unterhalb der Werkzeugtrennebene in die Kavität. Beim Auswerfen des Bauteils und des Angusskanals wird der Anschnitt automatisch abgeschert. Dadurch entfällt ein separater manueller Arbeitsschritt zur Anschnittentfernung.
Beim Tunnelanschnitt kann die Eintrittsstelle an einer Seitenwand oder einer weniger sichtbaren Stelle des Bauteils positioniert werden. Das macht ihn besonders für größere Produktionsmengen interessant, bei denen eine automatische Anschnittabtrennung und eine unauffällige Anschnittposition wichtig sind.
Der Anschnittdurchmesser beträgt typischerweise etwa 30 bis 75 % der lokalen Wanddicke. Ein zu kleiner Querschnitt erhöht Scherung und Druckverlust, während ein zu großer Tunnel schwieriger sauber abzutrennen ist.
Membran- und Ringanschnitt
Membran- und Ringanschnitte verteilen das Material rund um zylindrische Bauteile, anstatt es nur an einer einzelnen Stelle einzuleiten. Ein Membrananschnitt führt das Material beispielsweise entlang eines inneren Durchmessers zu, während ein Ringanschnitt die Schmelze um den Kern herum verteilt, bevor sie in die Kavität weiterfließt.
Diese Anschnittarten eignen sich besonders für Bauteile, bei denen Rundheit und Konzentrizität wichtig sind. Ein Membrananschnitt kann außerdem eine ausgeprägte Bindennaht vermeiden, die entstehen könnte, wenn mehrere Fließfronten um ein zylindrisches Bauteil herum aufeinandertreffen.
Der wesentliche Nachteil liegt in der Nachbearbeitung. Ein Anschnitt, der sich über einen großen Teil des Umfangs erstreckt, benötigt mehr Aufwand zur Entfernung als ein kleiner Tunnel- oder Punktanschnitt. Auch die Balance des Ringanschnitts hängt stark von den Abmessungen des Angusskanals und der Einspritzzeit ab.
Sie sind sich unsicher, welcher Anguss das beste Füllbild für Ihr Bauteil ermöglicht? MFS kann in Autodesk Moldflow verschiedene Angusspositionen, Angusssysteme, den erforderlichen Druck sowie prognostizierte Fehler vergleichen, bevor das Werkzeug finalisiert wird.
Auswahl und Positionierung des Anschnitts beim Spritzgießen
Es gibt keinen universell besten Anschnitt. Die Auswahl muss sowohl zur Bauteilgeometrie als auch zum angestrebten Produktionsprozess passen. Bei der Auslegung des Anschnittsystems sollten insbesondere Oberfläche, Abtrennmethode, Kavitätskomplexität, Material und Einspritzvolumen berücksichtigt werden.
- Bauteilform und -größe: Zunächst sollten die längsten Fließwege sowie dicke und dünne Bereiche identifiziert werden. Wo möglich, sollte das Material zuerst in dickere Bereiche gelangen und anschließend in dünnere Wandbereiche fließen. Ein direkter Anschnitt in einen sehr dünnen Bereich kann zu einem frühzeitigen Einfrieren führen, während dickere Bereiche möglicherweise nicht ausreichend nachdruckversorgt werden. Eine DFM-Prüfung der Bauteilentwicklung ist besonders hilfreich, wenn die Anschnittposition von Rippen, Wandstärken oder komplexen Geometrien beeinflusst wird.
- Anschnittgröße: Die Anschnittöffnung sollte auf die lokale Wanddicke und das verwendete Material abgestimmt werden und nicht einfach von einem bestehenden Werkzeug übernommen werden. Ein zu kleiner Anschnitt erhöht Druckbedarf und Scherung. Ein unnötig großer Anschnitt benötigt dagegen länger zum Einfrieren und hinterlässt mehr Material, das anschließend entfernt werden muss.
- Anschnittposition: Die Position sollte unter Berücksichtigung von Strömungswiderstand, Bindenähten, optischen Anforderungen und Nachdruckversorgung ausgewählt werden. Eine reine geometrische Betrachtung reicht dabei nicht aus. Die Füllanalyse sollte bestätigen, ob die gewählte Anschnittposition tatsächlich zu einem geeigneten Füllverhalten führt.
Bei mehreren Anschnitten sollte eine möglichst ausgewogene Füllung erreicht werden, sodass verschiedene Bereiche ungefähr gleichzeitig das Füllende erreichen. Dabei sollte das tatsächliche Fließverhalten und der Druckverlauf untersucht werden, anstatt davon auszugehen, dass eine geometrisch symmetrische Anordnung automatisch zu einer ausgewogenen Füllung führt.
Nach der Konstruktion des Werkzeugs kann eine Prozessoptimierung zusätzlich untersuchen, ob Füllungs- oder Nachdruckprobleme durch das Anschnittverhalten, Maschineneinstellungen oder andere Prozessparameter verursacht werden. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn die ursprüngliche Anschnittposition nach Fertigstellung des Werkzeugs nur noch schwer verändert werden kann.
FAQ
Welche verschiedenen Anschnittarten gibt es?
Zu den wichtigsten Anschnittarten beim Spritzgießen gehören Kantenanschnitt, direkter Anschnitt/Stangenanschnitt, Bananenanschnitt, Tab-Anschnitt, Fächeranschnitt, Punktanschnitt/Pinpoint-Anschnitt, Tunnelanschnitt sowie Membran- und Ringanschnitt.
Welche Anschnittart wird beim Spritzgießen am häufigsten verwendet?
Der Kantenanschnitt gehört zu den häufig eingesetzten Standardlösungen, da seine einfache rechteckige Geometrie gut mit konventionellen Zweiplattenwerkzeugen umgesetzt werden kann.
Kann die Anschnittart die Bauteilfestigkeit beeinflussen?
Ja. Anschnittart und Anschnittposition bestimmen, wie das Material durch die Kavität fließt und wo verschiedene Fließfronten aufeinandertreffen. Dadurch können unter anderem die Position von Bindenähten, die Nachdruckversorgung, die Molekül- bzw. Faserorientierung und die inneren Spannungen beeinflusst werden.
Welche Anschnittgröße ist beim Spritzgießen ideal?
Eine allgemeingültige optimale Anschnittgröße gibt es nicht. Sie muss unter anderem an Wanddicke, Material, Fließweg und Prozessbedingungen angepasst werden. Als grundlegende Orientierung sollte der Anschnitt nicht dicker als der angrenzende Bauteilbereich ausgelegt werden.
