Vakuumguss-Teile für die Vorwerkzeugvalidierung im Automobilbereich

10 Prototypteile in ABS-ähnlicher Ausführung für eine Innenraumkomponente im Automobilbereich

Bevor ein Kunststoffteil für den Spritzgusswerkzeugbau freigegeben wird, können physische Teile eine wichtige Endkontrolle zwischen CAD-Design und Produktion darstellen.

Für dieses Projekt entwickelte der Kunde eine mittelgroße Innenraumkomponente für den Automobilbereich mit mehreren Öffnungen, gekrümmten Oberflächen, Montagebereichen und integrierten Montagefunktionen.

Das Produktionsdesign näherte sich der Werkzeugphase, aber der Kunde wollte die Komponente physisch verifizieren, bevor er sich für eine Spritzgussform entschied.

YS Precision produzierte daher 10 schwarze Vakuumgussteile aus einem ABS-ähnlichen Material zur Verfügung.

Diese Prototypen waren nicht nur zur Ausstellung bestimmt. Sie wurden als Teile zur Vorwerkzeugbewertung hergestellt, die es dem Kunden ermöglichten, die physische Geometrie, Passform, Montagebeziehungen und wichtige Schnittstellen zu überprüfen, bevor das Produktionsdesign finalisiert wurde.

Projektübersicht

Warum 10 Teile vor dem Spritzgusswerkzeugbau herstellen?

Bei einer Innenraumkomponente für den Automobilbereich bedeutet die Fertigstellung des CAD-Designs nicht immer, dass das Produkt werkzeugbereit ist.

Eine Komponente muss möglicherweise mit mehreren umliegenden Teilen interagieren. Öffnungen müssen ausgerichtet sein, Montagebereiche müssen korrekt passen und die Gesamtgeometrie muss innerhalb der beabsichtigten Montage funktionieren.

Diese Beziehungen können digital überprüft werden, aber physische Prototypen bieten eine weitere Ebene der Verifizierung.

Der Kunde bestellte daher 10 Vakuumgussprototypen, bevor die Produktionsform geöffnet wurde zur Verfügung.

Die Teile konnten zur Überprüfung verwendet werden:

• Gesamtpassform
• Montagebeziehungen
• Montagepositionen
• Positionen der Öffnungen
• Abstand zu angrenzenden Komponenten
• Kantenflucht
• Lokale Interferenzen
• Installation und Handhabung
• Bereitschaft des Enddesigns

Wenn ein Problem identifiziert wurde, konnte das CAD-Modell noch angepasst werden, bevor die Spritzgussform freigegeben wurde.

Komplexe integrierte Geometrie

Die Komponente ist mittelgroß, aber ihre Geometrie ist relativ komplex.

Anstatt einer einfachen Abdeckung oder eines Gehäuses integriert das Teil mehrere verschiedene Funktionsbereiche in einer Struktur.

Mehrere Öffnungen

Mehrere Öffnungen sind in den Hauptkörper integriert.

Diese Bereiche können je nach Endmontage mit Displays, Bedienelementen, Lüftungsschlitzen, elektronischen Modulen oder anderen Automobilkomponenten verbunden sein.

Für die Prototypenvalidierung sind sowohl die Größe dieser Öffnungen als auch ihre relativen Positionen wichtig.

Gekrümmte Automobiloberflächen

Die Komponente enthält glatte dreidimensionale Oberflächen, die typisch für das Design von Innenräumen im Automobilbereich sind.

Diese Oberflächen müssen korrekt in umliegende Bereiche des Teils übergehen.

Montage- und Positionierungsmerkmale

Verschiedene Montage-, Positionierungs- und Schnittstellenmerkmale sind um die Komponente herum verteilt.

Ihre Position kann die Montageleistung direkt beeinflussen.

Dünne und schmale Abschnitte

Einige Bereiche der Struktur sind im Vergleich zur Gesamtkomponente relativ schmal.

Diese Abschnitte erfordern Aufmerksamkeit beim Gießen, Entformen, Entgraten und Handhaben.

Integrierte Montagefunktionen

Eine Reihe kleinerer Details ist am Umfang und in den Innenbereichen der Komponente integriert.

Diese Merkmale machen den Prototyp besonders nützlich für die physische Montagebewertung.

Warum Vakuumguss für dieses Projekt geeignet war

Der Kunde benötigte nur 10 Stück zur Verfügung.

Das Ziel war nicht die Produktion. Das Ziel war, genügend repräsentative Kunststoffteile für die Vorwerkzeugbewertung zu erhalten.

Vakuumguss bot für diese Phase eine geeignete Fertigungsroute.

Das Projekt konnte fortschreiten durch:

3D-CAD-Design

→

Urmodell

→

Silikonform

→

10 Vakuumgussteile

→

Physische Passform- und Montageprüfungen

→

Technische Rückmeldung

→

Designbestätigung

→

Spritzgusswerkzeugbau

Der Kunde hatte somit die Möglichkeit, das physische Produkt zu bewerten, bevor er die größere Verpflichtung im Zusammenhang mit Produktionswerkzeugen einging.

ABS-ähnliches Material für Prototypteile im Automobilbereich

Die Prototypen wurden aus einem ABS-ähnlichen Polyurethan-Gussmaterial zur Verfügung.

Diese Terminologie ist wichtig, da beim Vakuumguss typischerweise Polyurethan-Harzsysteme verwendet werden, die so formuliert sind, dass sie ausgewählte Eigenschaften von Thermoplasten wie ABS simulieren.

Für dieses Projekt bot das ABS-ähnliche Material Eigenschaften, die für die Prototypenbewertung geeignet sind, darunter:

• Gute Steifigkeit
• Nützliche Zähigkeit
• Gute Oberflächenwiedergabe
• Geeignete Handhabungsfestigkeit
• Gutes Aussehen
• Eignung für Montageprüfungen

Die Prototypen wurden in Schwarz hergestellt, was ein repräsentativeres Aussehen für die beabsichtigte Automobilanwendung bot.

Das endgültige Produktionsmaterial kann separat spezifiziert werden, wenn das Projekt zum Spritzguss übergeht.

Vom CAD-Modell zur physischen Montage

Einer der Hauptgründe für die Herstellung dieser Prototypen war die Verlagerung der Bewertung von einer digitalen Umgebung in eine physische Montage.

CAD-Daten können die Nenngeometrie bestätigen.

Physische Teile können zeigen, wie sich diese Geometrie verhält, wenn alles zusammenkommt.

Zum Beispiel kann der Kunde bewerten, ob:

Öffnungen korrekt mit verwandten Komponenten ausgerichtet sind.

Montagebereiche ihre beabsichtigten Positionen erreichen.

Kanten benachbarten Verkleidungsteilen korrekt folgen.

Abstände während der Installation ausreichend sind.

Integrierte Funktionen mit benachbarten Komponenten kollidieren.

Die vollständige Komponente wie beabsichtigt montiert werden kann.

Dies macht den Prototyp nützlich als technisches Verifizierungswerkzeug und nicht nur als Darstellung des CAD-Modells.

Herstellung der Vakuumgussteile

Das Projekt folgte einer kontrollierten Fertigungssequenz, die auf dem Zweck der Prototypen basierte.

01 — CAD-Überprüfung

Das 3D-Modell wurde unter Berücksichtigung der Gesamtgeometrie, Öffnungen, Hinterschneidungen, Montagebereiche, Wandabschnitte und montagebezogenen Merkmale überprüft.

02 — Herstellung des Urmodells

Ein Urmodell wurde gemäß den genehmigten Designdaten hergestellt.

03 — Vorbereitung des Urmodells

Das Urmodell wurde vor der Silikonformherstellung gereinigt und verfeinert.

04 — Silikonformherstellung

Die Form wurde gemäß der Komponentengeometrie, Trennanforderungen, Hinterschneidungen und Entformungsüberlegungen vorbereitet.

05 — Vakuumguss

Zehn schwarze ABS-ähnliche Prototypteile wurden hergestellt.

06 — Entgraten und Trimmen

Gusskanäle, Grate und überschüssiges Material wurden sorgfältig entfernt.

Besonderes Augenmerk wurde auf Kanten, Öffnungen und montagebezogene Merkmale gelegt.

07 — Prototypeninspektion

Die fertigen Teile wurden vor der Lieferung gemäß den Projektanforderungen überprüft.

08 — Kundenvalidierung

Die Prototypen wurden dem Kunden zur Passformprüfung, Montagebewertung und abschließenden Vorwerkzeugprüfung geliefert.

Warum 10 Prototypen statt einem?

Ein Prototyp kann nützliche Informationen liefern, aber zehn Teile geben dem Kunden während eines Entwicklungsprogramms im Automobilbereich mehr Flexibilität.

Verschiedene Muster können für verschiedene Zwecke verwendet werden.

Montageversuche

Teile können zusammen mit angrenzenden Automobilkomponenten installiert werden.

Technische Überprüfung

Ingenieure können Montagefunktionen, Schnittstellen und mögliche Interferenzen bewerten.

Designbewertung

Physische Teile können mit dem beabsichtigten CAD-Design und den Montageanforderungen verglichen werden.

Interne Tests

Mehrere Abteilungen oder Ingenieurteams können gleichzeitig mit Mustern arbeiten.

Vorwerkzeugfreigabe

Die Prototypen können die endgültige Entscheidung unterstützen, ob die Komponente für die Spritzgussentwicklung bereit ist.

Für dieses Projekt dienten die zehn Teile somit als kleine Charge für die technische Validierung, anstatt nur zehn Kopien desselben Ausstellungsmodells.

Konstruktionsfehler finden, bevor sie zu Werkzeugproblemen werden

Hier kann die Herstellung von Prototypen vor der Werkzeugerstellung einen erheblichen Mehrwert bieten.

Betrachten Sie eine relativ kleine Designänderung wie:

• Verschieben einer Montagefunktion
• Vergrößern einer Öffnung
• Ändern einer lokalen Kante
• Erhöhen eines Abstands
• Anpassen einer Schnittstelle
• Ändern einer Clip-Position

Vor der Werkzeugerstellung können diese Änderungen normalerweise in das CAD-Design integriert werden.

Nachdem eine Spritzgussform hergestellt wurde, kann dieselbe Änderung eine Werkzeugmodifikation und einen weiteren Werkzeugversuch erfordern.

Der Zweck der Prototypenphase ist es daher, so viele physische Designprobleme wie praktisch möglich zu identifizieren, solange das Design noch einfacher zu ändern ist zur Verfügung.

Von der Prototypenbewertung zum Design-Freeze

Die Vakuumgussteile unterstützten einen wichtigen Übergang im Entwicklungsprozess.

Das Projekt konnte vier klare Phasen durchlaufen:

Design

Fertigstellung der Automobilkomponente in CAD.

Verifizieren

Herstellung repräsentativer physischer Teile und deren Prüfung in der beabsichtigten Montage.

Verfeinern

Aktualisierung des Designs, wenn Passform-, Interferenz- oder Schnittstellenprobleme identifiziert werden.

Einfrieren

Freigabe der endgültigen Geometrie, bevor die Produktionswerkzeuge beginnen.

Dies gibt den zehn Vakuumgussteilen eine spezifische technische Rolle im gesamten Produktentwicklungsprozess.

Nicht jeder Prototyp im Automobilbereich ist ein Aussehensprototyp

Die Anforderungen an Prototypen im Automobilbereich können erheblich variieren.

Einige Projekte konzentrieren sich auf Farbe, Textur und kosmetisches Aussehen.

Andere konzentrieren sich stärker auf Passform und technische Schnittstellen.

Für dieses Projekt war der Hauptzweck die Design- und Montageverifizierung vor der Werkzeugerstellung zur Verfügung.

Das bedeutet, die wichtigsten Fragen waren:

• Passt das Teil?
• Sind die Öffnungen ausgerichtet?
• Sind die Montagefunktionen korrekt?
• Lässt es sich mit angrenzenden Komponenten montieren?
• Gibt es Interferenzen?
• Ist das Design bereit für die Werkzeugerstellung?

Dies unterscheidet das Projekt von einem rein kosmetischen Automobilmodell.

Vakuumguss als technischer Kontrollpunkt

Vakuumguss wird oft einfach als ein Fertigungsverfahren für Prototypen in geringen Stückzahlen beschrieben.

Für dieses Projekt war seine Rolle spezifischer.

Es schuf einen technischen Kontrollpunkt zwischen CAD-Freigabe und Werkzeugfreigabe zur Verfügung.

Die Sequenz war:

CAD

→ Physischer Prototyp

→ Montage

→ Feedback

→ Design-Freeze

→ Werkzeugbau

Dies ermöglicht es, physische Informationen in das Enddesign einfließen zu lassen, bevor die Produktionswerkzeuge beginnen.

Auswahl des Prototypenverfahrens basierend auf dem Validierungsziel

Vakuumguss ist nicht automatisch das richtige Verfahren für jeden Prototyp im Automobilbereich.

Die Fertigungsmethode sollte danach ausgewählt werden, was der Kunde verifizieren muss.

Wichtige Faktoren sind:

• Teilegröße
• Geometrie
• Benötigte Menge
• Materialeigenschaften
• Toleranzanforderungen
• Montageschnittstellen
• Oberflächenanforderungen
• Anforderungen an mechanische Tests
• Endgültiges Produktionsverfahren

Für dieses Projekt war die Kombination aus einer mittelgroßen Kunststoffkomponente, komplexer integrierter Geometrie, 10 Stück, ABS-ähnlichem Material und Anforderungen an die Montage vor der Werkzeugerstellung Vakuumguss eine geeignete Lösung.

Für andere Projekte können CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Prototypen-Spritzguss oder ein anderes Verfahren besser geeignet sein.

Vakuumguss im Automobilbereich vor Produktionswerkzeugen

Dieses Projekt demonstriert eine praktische Anwendung von Vakuumguss im Automobilbereich in der Phase unmittelbar vor der Entwicklung von Spritzgusswerkzeugen.

Der Kunde benötigte:

10 Prototypteile

• ABS-ähnliches Material
• Schwarzes Aussehen
• Mittelgroße Automobilkomponente
• Mehrere Öffnungen und Montagefunktionen
• Passform- und Montagebewertung
• Vorwerkzeugverifizierung

Das Ziel war nicht einfach, Teile schnell zu produzieren.

Es war, dem Kunden genügend physische Informationen zur Verfügung zu stellen, um zu entscheiden, ob das Design für Produktionswerkzeuge bereit war.

Benötigen Sie Prototypteile für den Automobilbereich vor der Werkzeugerstellung?

Wenn Ihre Kunststoffkomponente für den Automobilbereich sich der Werkzeugphase nähert, kann eine kleine Charge physischer Prototypen helfen, das Design zu verifizieren, bevor die Produktionsform freigegeben wird.

Stellen Sie Ihre 3D-CAD-Dateien, die benötigte Menge, das beabsichtigte Material, die Montageanforderungen, Informationen zu angrenzenden Teilen und kritische Schnittstellen zur Verfügung.

YS Precision kann das Projekt bewerten und feststellen, ob Vakuumguss oder ein anderes Prototypenfertigungsverfahren geeignet ist.

Der nützlichste Prototyp ist nicht unbedingt der am schnellsten produzierte — es ist derjenige, der die richtigen technischen Fragen beantwortet, bevor die Produktion beginnt.