Die erste Zeichnung zeigte eine einfache Dichtung. Die zweite enthielt zwei Positionierstifte, eine Druckentlastungslippe, drei Anschlussdichtungen, ein flexibles Scharnier und eine Aufnahmelasche, die der Roboter gleichzeitig nutzen konnte. Jedes dieser Merkmale sparte mindestens ein Bauteil oder einen Arbeitsschritt. Zusammen deckten sie die Herausforderungen bei der Formgebung und Inspektion ab, die im ursprünglichen Angebot nicht berücksichtigt worden waren.

Komplexe Gummikonstruktionen finden immer häufiger Anwendung, da Ingenieure von Gummiteilen erwarten, dass sie alle Funktionen erfüllen – Abdichten, Bewegen, Halten, Dämpfen, Flüssigkeitsführen und die Unterstützung von Baugruppen in einem einzigen Bauteil. Neuere Formgebungstechnologien ermöglichen die Herstellung solcher Teile, doch die Herstellbarkeit und der Funktionsumfang des Bauteils sollten sich mit Ihren Zeichnungen weiterentwickeln.

Funktionen ergeben die ersten Kurven

In manchen Fällen sorgt eine geformte Wulst für eine gleichmäßige Druckverteilung im Anschlussbereich, ohne dass der gesamte Flansch belastet werden muss. Ein Hohlprofil im Bauteil kann die einwirkende Kraft reduzieren. Druckbewegungen lassen sich mit einer Membran realisieren. Dank des Spritzgießens entfällt sogar das Warten auf Befestigungselemente – das Bauteil kann direkt mit einem Stift fixiert werden.

Die Verwendung von Bauteilen mit integrierten Funktionen reduziert zwar den Anteil loser Teile und einige Montageschritte, kann aber zu mehreren Fehlerquellen führen. Der Bruch eines Positionierstifts hat möglicherweise zunächst keine Auswirkungen auf die Abdichtung, während bereits geringe Abweichungen in der Membrandicke schnell zu Fehlfunktionen führen können.

Die Verpackung bietet die letzten Merkmale

Aufgrund von Platzmangel müssen die Dichtungen mehrere Anschlüsse und Dichtungsringe mit möglichst geringem Durchmesser aufnehmen können. Elektronische Bauteile benötigen eine Barriere, Kühler und Belüftungsöffnungen.

Der Teil der Maschine, der das Öl zur Kühlung des Dieselmotors von Parker enthält, ist ein Beispiel dafür, wie diese Änderungen zu verschiedenen Arten von Diamond Seal geführt haben – von einfachen Gummiringen bis hin zu komplexen Dichtungen mit mehreren Anschlüssen. Für die Bereiche mit Kühlmittel und Öl wurden jeweils geeignete Dichtungsmaterialien ausgewählt. Laut Parker wurden die Tests, bei denen das Bauteil am Motor und auf dem Prüfstand über 3.000 Stunden Temperaturwechsel getestet wurde, abgeschlossen. [2]

Kleiner Maßstab vergrößert Variationen

Das Gehäuse des tragbaren Glukosemessgeräts von SIMTEC umfasste Bauteile mit einem Gewicht von 0,03, 0,11 und 0,33 Gramm, darunter zwei Komponenten aus LSR und Polycarbonat. Enge Toleranzen, geringe Größe und die Handhabung im Hinblick auf statische Aufladung erforderten Spezialwerkzeuge, die Trennung von Hohlräumen und eine speziell angefertigte Reinraumzelle. [1]

Dieser Fall verdeutlicht, dass die Komplexität der Konstruktion von Gummiteilen über die Formgebung hinausgeht. Ein winziges, individuell geformtes Gummiteil lässt sich zwar leicht befüllen, aber schwer entformen, zählen oder ausrichten. Handhabungsflächen und Verpackung müssen daher überprüft werden, solange sich die Geometrie noch ändern kann.

Die Form muss die Form freigeben

Hinterschneidungen, dünne Stege und tiefe Rippen beeinflussen die Dehnung des Formteils beim Entformen. Ein Merkmal kann in der Montage funktionieren, aber an der Trennlinie reißen oder auf der falschen Formhälfte verbleiben. Die Strategie für Entformungsschräge, Absperrung, Entlüftung und Auswerfer sollte mit dem Formgeber besprochen werden.

Die Präzision beim Gummispritzgießen hängt auch vom Fließverhalten ab. Dünne Bereiche können erstarren oder aushärten, bevor sich weiter entfernte Bereiche füllen. Übergänge von dick zu dünn können Lufteinschlüsse verursachen. Die Angusslage kann eine Nahtstelle im am stärksten beanspruchten Bereich hinterlassen. Simulationen unterstützen die Diskussion, ersetzen aber keine Werkzeugversuche.

Messbedarf Lokale Fragen

Eine allgemeine Profiltoleranz kann die entscheidenden Merkmale verdecken. Bei einer Mehrkanal-Dichtung sind möglicherweise lokale Dichtwulsthöhen und -positionen relativ zu den Schraubenlöchern erforderlich. Eine Membran benötigt unter Umständen Dickenmessungen anstelle eines einzelnen Messwerts in der Mitte. Bei einem Scharnier kann die Kraft-Weg-Beziehung relevant sein.

Speziell geformte Gummiteile verformen sich unter dem Druck der Sonde, und ihre endgültige Form kann von der eingebauten Form abweichen. Der Prüfplan sollte die Auflagefläche, die Konditionierung, den Bezugspunkt und die Kontaktkraft benennen. Optische Verfahren können hilfreich sein, wenn Kontrast und Oberflächenreflexion kontrolliert werden können.

Modellierung sagt eine Richtung voraus

Der Leitfaden von Parker zu Integraldichtungen weist darauf hin, dass Finite-Elemente-Analysen anhand von Querschnittsgeometrie und Materialdaten Verformungen und Spannungskonzentrationen vorhersagen können. Er gibt außerdem an, dass die Vorhersage mit historischen Materialkenntnissen und spezifischen Leistungsprüfungen kombiniert werden sollte. [3]

Diese Grenze ist für ein integriertes Bauteil wichtig. Es werden hyperelastische Daten für die korrekte Werkstoffmischung und Temperatur benötigt, und Annahmen bezüglich Reibung oder Kontakt können die vorhergesagte Stauchung beeinflussen. Ein farbiges Spannungsdiagramm ist kein Dichtheitstest.

Komplexität erfordert eine Fehlerkarte

Kennzeichnen Sie jedes Element in der Zeichnung mit seiner Funktion, Belastung und den Folgen von Abweichungen. Verbinden Sie es anschließend mit dem Prozesselement, das es erzeugt, und der Methode, die es überprüft. Diese Übersicht deckt Elemente auf, die zusätzliche Kosten verursachen, ohne eine Anforderung zu erfüllen.

Bei komplexen Gummigeometrien sollten Prototypenteile die kritische Dicke, Oberfläche und das Material so genau wie möglich wiedergeben. Ein gedrucktes, weiches Polymer kann zwar die Verpackung prüfen, sagt aber wenig über Rückprall, Haftfestigkeit oder Ermüdung aus.

Freigabe durch Funktion

Die Präzisionsgummiformung wird nach Kavität und allen Nachbearbeitungsschritten validiert. Kritische lokale Geometrien werden gemessen, Angüsse und Entlüftungsöffnungen geprüft und jede vorgesehene Funktion in repräsentativen Bauteilen getestet. Die Belastung durch thermische, fluidische, Druck- und Bewegungszyklen erfolgt in der Reihenfolge, in der die Anlage diesen Belastungen ausgesetzt sein wird.

Nach der Prüfung werden die Schäden anhand der ursprünglichen Merkmalskarte lokalisiert. Eine Undichtigkeit in der Nähe einer Öffnung, ein Riss an einem Scharnieransatz oder eine Gebrauchsspur an einer Wulst weisen auf eine andere Korrekturmaßnahme hin. Dadurch wird die Komplexität der Gummiteilkonstruktion analysierbar und bleibt nicht länger ein Rätsel.

Ein zweiter Einsatz von kundenspezifisch geformten Gummiteilen ist gerechtfertigt, wenn die Integration ein bekanntes Montage- oder Leckagerisiko beseitigt. Verbirgt die Form lediglich mehrere unkontrollierte Toleranzen innerhalb eines Bauteils, kann eine Vereinfachung die technisch sinnvollere Entscheidung sein.

Eine Toleranzprüfung sollte auch die Werkzeugwartung umfassen. Dünne Absperrungen und kleine Entlüftungsöffnungen können sich durch Verschleiß oder Reinigung des Werkzeugs verändern. Definieren Sie, welche Maße und Oberflächenmerkmale nach der Wartung geprüft werden, und führen Sie einen Erstvergleich durch, bevor das Werkzeug wieder in die Serienproduktion eingesetzt wird.

Yida kann multifunktionale Gummiteile prüfen, sobald der Kunde das 3D-Modell, die Funktionen, die passenden Bauteile, die Materialien, die Belastungen, die Montagemethode und die Prüfgrenzen vorgibt. Dadurch lässt sich die komplexe Form in formbare und messbare technische Fragestellungen unterteilen.