CIM-Designrichtlinien
Diese CIM-Designrichtlinien gelten für technische Keramikprodukte (wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid), die mit „konventionellen“ Formgebungsverfahren hergestellt werden, d. h. Keramikpulver, die in eine Form gepresst, im „grünen“ oder vorgebrannten Zustand bearbeitet, gebrannt und anschließend fertig geschliffen werden.
Für einen erfolgreichen Keramik-Spritzguss legen die Designrichtlinien Wert auf gleichmäßige Wandstärken, allmähliche Übergänge und die Vermeidung von Hinterschneidungen und scharfen Ecken, wobei auch Materialien und Toleranzen berücksichtigt werden müssen.
Physikalische Eigenschaften von Keramik
Die physikalischen Eigenschaften von Keramik unterscheiden sich erheblich von denen von Metallen und Polymeren. Diese Unterschiede sollten bei der Entwicklung eines Keramikteils, das ein Metall- oder Polymerteil ersetzen soll, berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass das Design sowohl wirtschaftlich als auch für den vorgesehenen Zweck geeignet ist.
Beispielsweise wird bei der Konstruktion eines Metallteils häufig der Durchschnitt der gemessenen mechanischen Festigkeitseigenschaften für die Berechnungen verwendet, da die Streuung der gemessenen Festigkeiten typischerweise eng ist. Die Festigkeitsverteilung von Keramik kann jedoch breit sein. Wenn die mechanische Zuverlässigkeit des Teils entscheidend ist, ist es wichtig, den Weibull-Modul der Keramik in Kombination mit ihrer gemessenen Durchschnittsfestigkeit zu kennen.
Hier ist eine detailliertere Aufschlüsselung der Designüberlegungen für das Keramikspritzgießen:
1. Wandstärke und Gleichmäßigkeit
Einheitlichkeit ist der Schlüssel
Allmähliche Übergänge
Wenn gleichmäßige Querschnitte nicht möglich sind, achten Sie auf sanfte und fließende Übergänge zwischen unterschiedlichen Wandstärken.
Empfohlene Dicke
Im Allgemeinen sind Wandstärken zwischen 1,2 mm und 3 mm ideal, dies kann jedoch je nach spezifischem Keramikmaterial und Teilegeometrie variieren.
Vermeiden Sie dünne Wände
Zu dünne Wände können zu Problemen wie Lufteinschlüssen und Schwierigkeiten beim Füllen der Formhöhle führen.
Material berücksichtigen
Das gewählte Keramikmaterial und dessen empfohlener Wandstärkenbereich sollten berücksichtigt werden.
Geometrie und Funktionen
Einfache Formen
Entscheiden Sie sich für möglichst einfache und regelmäßige Designs, um die Werkzeugkosten und den Fertigungsaufwand zu senken.
Runde Teile
Bei runden Teilen sind die Werkzeugkosten im Allgemeinen niedriger als bei anderen Formen. Erwägen Sie daher, wenn möglich, deren Verwendung.
Unterschnitte vermeiden
Hinterschnitte können geteilte Formen erforderlich machen, was die Kosten und die Komplexität erhöht.
Fasen und Radien
Bringen Sie Fasen oder Radien an Kanten und Ecken an, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren und ein Absplittern während der Handhabung oder Entbinderung zu verhindern.
Entformungsschrägen
Berücksichtigen Sie insbesondere bei vertikalen Wänden Formschrägen, um das Entformen zu erleichtern.
Löcher
Beschränken Sie den Durchmesser der Löcher auf ein Minimum und berücksichtigen Sie bei Sacklöchern die Entformungsschrägen.
Trennlinien
Überlegen Sie sich die Platzierung der Trennlinien sorgfältig, um die Gratbildung zu minimieren und ein einfaches Entfernen des Teils aus der Form zu gewährleisten.
Materialien und Toleranzen
Materialauswahl
Wählen Sie ein für die vorgesehene Anwendung geeignetes Keramikmaterial und berücksichtigen Sie dabei Faktoren wie Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und Verschleißfestigkeit.
Toleranzen
Legen Sie realistische Toleranzen fest, da enge Toleranzen die Herstellungskosten und die Komplexität erhöhen können.
Qualitätssicherung
Implementieren Sie robuste Qualitätssicherungsprotokolle, um sicherzustellen, dass die hergestellten Teile die angegebenen Toleranzen einhalten und frei von Mängeln sind.