Design für Fertigung FAQ: Experteneinblicke

Das Entwerfen für Druckguss erfordert ein sorgfältiges Gleichgewicht zwischen Bauteilfunktionalität, Herstellbarkeit und Kosteneffizienz. Fragen wie "Wie dünn können die Wände sein?", "Wo sollten Tore platziert werden?" oder "Was ist der beste Weg, Porosität zu vermeiden?" sind während der Produktentwicklung häufig, und genau hier spielt Design for Manufacturing (DFM) eine entscheidende Rolle.

Wir haben uns mit Max Gondek zusammengesetzt, Senior Application Engineer bei Dynacast, der einen Abschluss in Maschinenbau von der Purdue University hat und über mehr als ein Jahrzehnt Erfahrung im Druckguss hat. Im Folgenden beantwortet Max die am häufigsten gestellten Fragen zu DFM und wie eine frühe Zusammenarbeit mit Dynacast das Bauteildesign, die Werkzeuge und die Gesamtproduktionsergebnisse optimieren kann. Häufig gestellte Fragen zum Design für die Fertigung unten:

Warum ist Design for Manufacturing (DFM) wichtig?

Max Gondek: Es ist entscheidend, so früh wie möglich in der Designphase mit einem Dynacast-Ingenieur zusammenzuarbeiten. Schon kleine Designanpassungen können enorme Auswirkungen auf die Bauteilqualität, die Werkzeuglebensdauer und die Produktionseffizienz haben.

DFM geht nicht darum, den eigenen Teil neu zu gestalten – es geht darum, ihn zu verfeinern. Kleinere Anpassungen wie Wanddickengleichmäßigkeit, Zugwinkel und Platzierung von Merkmalen können den Materialfluss drastisch verbessern, die Zykluszeiten verkürzen und kostspielige Sekundärbearbeitungen eliminieren.

Zum Beispiel haben wir durch die Optimierung der Metallsaver-Geometrie und die Erhöhung der gleichmäßigen Wanddicke die Gussqualität verbessert, die Werkzeuglebensdauer verlängert und den Gesamtmaterialfluss verbessert, was zu besseren und gleichmäßigeren Teilen geführt hat.

Hat Dynacast ein eigenes Team für DFM-Support?

Max Gondek: Absolut. DFM ist das, was wir jeden Tag tun. Unsere Ingenieurteams sind auf die Analyse von Gießdesigns spezialisiert und arbeiten eng mit Kunden zusammen, um datenbasierte Empfehlungen zu erstellen.

Wir überprüfen jedes Design anhand von Legierungstyp, Bauteilgröße, Toleranzbedarf und Qualitätsanforderungen. Das globale Ingenieurnetzwerk von Dynacast arbeitet wöchentlich zusammen und nutzt Fachwissen aus mehreren Standorten, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Wir verwenden außerdem fortschrittliche Gießsimulationssoftware (MAGMA), um die Bauteilleistung zu modellieren, Gating und Kühlung zu optimieren und potenzielle Probleme vorherzusagen, bevor die Produktion überhaupt beginnt.

Wie hilft DFM, Schrumpfporosität zu vermeiden?

Max Gondek: Eine der größten Herausforderungen beim Druckguss ist die Schrumpfporosität – kleine Hohlräume, die entstehen, wenn Metall erstarrt und sich zusammenzieht. Der Schlüssel zur Minimierung der Porosität ist die gleichmäßige Wanddicke und das Entfernen überschüssiger Masse, wo immer möglich.

Durch den strategischen Einsatz von Metallsparern oder Gewichtssparern fördern wir eine gleichmäßige Verfestigung und einen besseren Metallfluss. Dies reduziert die Porosität, verbessert die Oberflächenintegrität und beschleunigt die Zykluszeit, sodass mehr Teile pro Stunde produziert werden können und die Gesamtkosten für die Teile sinken.

Kurz gesagt: Einheitliche Wände = gleichmäßige Kühlung = weniger Defekte.

Wie wirkt sich der Entwurf auf das Bauteildesign im Druckguss aus?

Max Gondek: Sobald die Gesamtgeometrie definiert ist, ist das Hinzufügen von Tiefgang (leichter Verjüngung an den Wänden) der nächste entscheidende Schritt. Der Zug ermöglicht es, dass das Teil sauber aus dem Werkzeug gelöst wird, ohne zu kleben oder Schäden zu verursachen.

Denken Sie an alte Eiswürfelformen und wie die konischen Seiten das Entfernen der Würfel erleichtern. Dasselbe Prinzip gilt für das Stempelgießen. Ohne Entzug riskieren Sie, die Form oder das Teil beim Auswerfen zu beschädigen, was zu Ausfallzeiten und schlechten Oberflächenbehandlungen führen kann.

Nach dem Hinzufügen von Tiefgang gehen wir typischerweise zu Radien, Runden und Runden zur weiteren Optimierung über.

Was sind die Vorteile von Filets und Radien im Teiledesign?

Max Gondek: Scharfe Kurven sind Belastungskonzentratoren und sollten immer vermieden werden (außer an der Trennlinie). Filets und Radien:

• Verbesserung des Metallflusses und der Füllkonsistenz
• Spannungskonzentrationen reduzieren
• Risse während der Erstarrung verhindern
• Verlängerung der Werkzeuglebensdauer und Verbesserung der Bauteilfestigkeit

Abgerundete Übergänge ermöglichen es geschmolzenem Metall, flüssiger zu fließen, was Turbulenzen minimiert und eine gleichmäßige Materialverteilung über das Teil gewährleistet.

Was, wenn mein Teil immer wieder die Tests nicht besteht? Wie kann DFM helfen?

Max Gondek: Definitiv – und das ist ein häufiges Szenario. Wenn ein Teil die Finite-Elemente-Analyse (FEA) nicht besteht, ist der Instinkt oft, die Wände dicker zu machen. Aber dicker heißt nicht immer stärker.

Anstatt Masse hinzuzufügen, suchen wir nach strukturellen Verstärkungsmöglichkeiten: Rippen, Netze, Keilen und optimierte Lastwege. Diese Merkmale erhöhen die Steifigkeit, ohne den Durchfluss zu beeinträchtigen oder Porosität einzuführen, sodass Festigkeit und Herstellbarkeit Hand in Hand gehen.

Was ist die Funktion von Auswurfstiftbossen?

Max Gondek: Auswurfstifte drücken den fertigen Guss nach der Verfestigung physisch aus dem Stempel. Um Schäden zu vermeiden, enthalten die Bauteile oft Auswurfstift-Bosses – kleine, verstärkte Bereiche, an denen diese Stifte Kontakt haben.

Die richtige Konstruktion von Auswurfstift-Bossen sorgt für einen reibungslosen Auswurf der Teile, schützt empfindliche Merkmale und unterstützt die Automatisierung während der Nachbearbeitung. Wir integrieren diese oft direkt in strukturelle Bereiche wie Rippen oder Kühlkörper-Finnen.

Warum sind Toleranzen beim Druckguss so wichtig?

Max Gondek: Ein makelloses CAD-Modell garantiert kein herstellendes Teil. Selbst mit dem richtigen Zug und den richtigen Fileten müssen die Toleranzen den Grenzen des Druckgussprozesses entsprechen.

Wir helfen Kunden bei der Bewertung von Folgendem:

• Trennlinie-Design
• Werkzeugkonfiguration
• Thermische Effekte und lineare Schrumpfung
• Dimensionskontrolle und Wiederholbarkeit

Druckguss bietet von Natur aus eine ausgezeichnete Wiederholbarkeit und kann oft die Sekundärbearbeitung eliminieren – allerdings nur, wenn die Toleranzen von Anfang an korrekt definiert sind.

Wie wirkt sich die Materialauswahl auf DFM aus?

Max Gondek: Die Materialwahl ist genauso wichtig wie die Geometrie. Die richtige Legierung beeinflusst alles – von Wärmeleitfähigkeit , Festigkeits-Gewichts-Verhältnis bis hin zur Oberflächenoberfläche.

Das Metal Selector Tool von Dynacast hilft Designern, Legierungen wie Zink, Aluminium und Magnesium basierend auf spezifischen Projektanforderungen zu vergleichen. Sie ermöglicht eine Echtzeitbewertung thermischer, mechanischer und Dichteeigenschaften – und hilft Ingenieuren, fundierte, datenbasierte Materialentscheidungen zu treffen.

Wichtige Erkenntnisse: Warum die frühe Zusammenarbeit mit Dynacast wichtig ist

• DFM-Experten frühzeitig einzubeziehen, um Überarbeitungen zu reduzieren und die Herstellbarkeit zu verbessern
• Konzentrieren Sie sich auf eine gleichmäßige Wanddicke , um Defekte zu minimieren
• Verwenden Sie Zug, Filets und Rippen, um die Festigkeit des Bauteils und die Lebensdauer des Werkzeugs zu verbessern
• Definiere Toleranzen und Materialauswahl basierend auf realen Gießdaten
• Simulationswerkzeuge für optimale Designvalidierung nutzen

Design for Manufacturing ist nicht nur eine technische Checkliste, sondern ein strategischer Prozess, der Effizienz, Konsistenz und Kosteneinsparungen während des gesamten Produktionszyklus fördert.

Dynacast vereint jahrzehntelange Erfahrung, präzise Technik und modernste Simulationen, um Kunden dabei zu helfen, Teile zu entwerfen, die stärker, leichter und leichter herzustellen sind.

Um mehr über unsere Prozesse und Best Practices zu erfahren, besuchen Sie unsere Dynacast-FAQ-Seite für weitere Einblicke in das Design, die Materialien und die Exzellenz in der Fertigung.