Die 5 häufigsten Spritzgussfehler und wie man sie verhindert

Spritzgussfehler zu kennen — und zu wissen, wie man sie verhindert — spart mehrere tausend Dollar für Werkzeugumbau, verzögerte Serienanläufe und Qualitätsausfälle. Die meisten Fehler sind vermeidbar, und je früher im Ablauf Sie die Ursache angehen, desto günstiger wird die Korrektur.

Hier sind die fünf häufigsten Spritzgussfehler, ihre Ursachen und was Sie und Ihr Werkzeuglieferant tun können, um sie zu beseitigen.

1. Einfallstellen

Aussehen: Eine sichtbare Vertiefung oder Mulde an der Bauteiloberfläche, typischerweise gegenüber einem dicken Querschnitt, einem Dom oder einer Rippe.

Ursache: Einfallstellen entstehen, wenn die Außenhaut des Bauteils erstarrt, während das innere Material noch abkühlt und schwindet. Während der Kern kontrahiert, zieht er die Oberfläche nach innen und erzeugt eine Vertiefung. Je dicker der Querschnitt, desto stärker die Einfallstelle.

Prävention:

In der Bauteilkonstruktion:

• Wanddicke gleichmäßig halten — abrupte Übergänge zwischen dünnen und dicken Querschnitten vermeiden
• Rippen mit 50–60 % der Nennwanddicke auslegen (z. B. 3 mm Wand → Rippendicke max. 1,8 mm)
• Hohle Dome oder Kernungen verwenden, um die Masse in dicken Querschnitten zu reduzieren

In der Werkzeugkonstruktion:

• Anguss näher an dicke Querschnitte legen, damit der Nachdruck sie erreicht, bevor der Anguss einfriert
• Nachdruckhöhe und Nachdruckzeit während der Prozessentwicklung optimieren

Im Prozess:

• Nachdruck erhöhen und Nachdruckzeit verlängern
• Schmelzetemperatur senken (reduziert die Gesamtschwindung)
• Werkzeugtemperatur in dicken Bereichen senken (beschleunigt die Oberflächenkühlung)

Erkennung: Einfallstellen sind unter Streiflicht sichtbar. Für optisch kritische Teile vereinbaren Sie mit Ihrem Lieferanten einen Oberflächenstandard — zulässige Einfalltiefe und -lage vor der Serienproduktion definieren.

2. Verzug

Aussehen: Das Teil kommt maßlich verformt aus dem Werkzeug — gebogen, verdreht oder verwölbt —, statt plan und zeichnungsgerecht.

Ursache: Verzug entsteht, wenn unterschiedliche Schwindung innere Spannungen im Bauteil erzeugt. Bereiche, die schneller abkühlen oder eine andere Materialorientierung aufweisen, schwinden unterschiedlich stark und ziehen die Geometrie aus der Form.

Typische Auslöser:

• Ungleichmäßige Wanddicke (eine Seite kühlt schneller ab)
• Asymmetrische Angusslage (ungleichmäßige Füllung und Orientierung)
• Ungleichmäßige Kühlung (eine Werkzeugseite läuft kälter)
• Falsche Materialwahl für die Geometrie (stark schwindende Harze wie PP und PE sind am anfälligsten)

Prävention:

In der Bauteilkonstruktion:

• Durchgehend gleichmäßige Wanddicke konstruieren
• Rippen an großen flachen Platten vorsehen — sie widerstehen Biegekräften beim Abkühlen
• Lange, flache, ungestützte Bereiche bei verzugsanfälligen Materialien vermeiden

In der Werkzeugkonstruktion:

• Moldflow-Simulation durchführen, um den Verzug vorherzusagen, bevor das Werkzeug geschnitten wird
• Kühlkreise auf Kern- und Kavitätsseite ausbalancieren
• Angusslage optimieren, um eine symmetrische Füllung zu erzeugen

Im Prozess:

• Einspritzgeschwindigkeit reduzieren (geringere Orientierungsspannung)
• Kühlzeit erhöhen
• Bei komplexen Geometrien konturnahe Kühlkanäle in Betracht ziehen

Materialhinweis: Teilkristalline Werkstoffe (PP, PA, POM, PBT) verziehen sich deutlich stärker als amorphe Werkstoffe (ABS, PC, PMMA). Wenn Ihre Geometrie verzugsanfällig ist und Sie bei der Materialwahl flexibel sind, lohnt es sich, das bereits in der Konstruktionsphase zu betrachten.

3. Grate

Aussehen: Ein dünner Grat oder Materialsteg, der über die Bauteilkante hinausragt — typischerweise entlang der Trennebene, an Auswerferstiften oder an Entlüftungen.

Ursache: Grate entstehen, wenn Kunststoffschmelze aus der Kavität in den Spalt zwischen Werkzeugkomponenten austritt — an der Trennebene, um Auswerferstifte, an Entlüftungen oder an Schieberschnittstellen.

Hauptursachen:

• Unzureichende Schließkraft — der Einspritzdruck übersteigt die Kraft, die das Werkzeug geschlossen hält
• Verschlissene oder beschädigte Trennebenenflächen — die Werkzeugflächen liegen nicht mehr dicht an
• Zu groß dimensionierte Entlüftungskanäle
• Zu hohe Einspritzgeschwindigkeit oder zu hoher Einspritzdruck

Prävention:

In der Werkzeugkonstruktion:

• Ausreichende Schließfläche (Trennebenenfläche) vorsehen, um dem Einspritzdruck standzuhalten
• Entlüftungstiefen unterhalb der Gratgrenze des Werkstoffs halten (bei den meisten Harzen typisch 0,015–0,025 mm)
• Dichten Sitz zwischen Kern, Kavität und Schieberkomponenten sicherstellen

In der Werkzeugwartung:

• Trennebenenflächen regelmäßig prüfen und nachschleifen — 1.000–2.000 Schuss, wenn Grate auftreten
• Passung der Auswerferstifte prüfen und verschlissene Stifte ersetzen

Im Prozess:

• Einspritzgeschwindigkeit und Einspritzdruck reduzieren
• Schmelzetemperatur senken
• Schließkraft erhöhen (wenn die Maschinenkapazität es zulässt)

Wichtig: Grate sind bei älteren Werkzeugen häufig ein Verschleißthema. Ein neues Werkzeug von einem zuverlässigen Lieferanten sollte bei T1-Mustern gratfrei sein. Erhalten Sie ein T1-Muster mit Grat, weist das auf ein Konstruktions- oder Bearbeitungsproblem am Werkzeug hin, das vor der Serienproduktion korrigiert werden muss.

4. Kurzschüsse

Aussehen: Das Teil ist unvollständig — ein Bereich der Kavität wurde nicht gefüllt, es bleibt eine Lücke oder ein fehlender Abschnitt, meist am letzten Füllpunkt (weit vom Anguss entfernt oder in einer dünnen Wand).

Ursache: Der Kunststoffschmelze ging vor dem vollständigen Füllen der Kavität Druck, Wärme oder Fließweg aus.

Häufige Ursachen:

• Unzureichendes Spritzvolumen (Schussgröße zu klein)
• Unzureichender Einspritzdruck
• Schmelzetemperatur zu niedrig — der Kunststoff ist zu viskos, um bis zum Kavitätsende zu fließen
• Dünne Wandstärken, die erstarren, bevor die Fließfront ankommt
• Blockierter oder zu kleiner Anguss, der den Fluss begrenzt
• Unzureichende Entlüftung — eingeschlossene Luft erzeugt Gegendruck

Prävention:

In der Bauteilkonstruktion:

• Wandstärken unter 0,8 mm bei den meisten Harzen vermeiden (0,5 mm bei PC, 1,0 mm bei PA66-GF)
• Fließwege (dickere Querschnitte) vorsehen, um die Schmelze in schwer füllbare Bereiche zu leiten

In der Werkzeugkonstruktion:

• Angussquerschnitt vergrößern oder zusätzliche Angüsse für große oder dünnwandige Teile vorsehen
• Entlüftung an den letzten Füllbereichen verbessern (Trennebene, Auswerferstifte)
• Moldflow-Simulation durchführen, um mögliche Kurzschussstellen zu identifizieren

Im Prozess:

• Schussgröße erhöhen
• Einspritzgeschwindigkeit und Einspritzdruck erhöhen
• Zylindertemperatur erhöhen
• Werkzeugtemperatur erhöhen

5. Bindenähte

Aussehen: Eine sichtbare Linie oder Naht an der Bauteiloberfläche, an der während der Füllung zwei Fließfronten aufeinandertreffen. Sie kann als Verfärbung, Rille oder Linie erscheinen. In Strukturbauteilen ist die Bindenaht eine Schwachstelle.

Ursache: Wenn die Kunststoffschmelze um ein Loch oder ein Hindernis fließt (einen Stift, ein Insert, einen Fensterdurchbruch) und die beiden Fließfronten wieder zusammenlaufen, entsteht eine Bindenaht. Die Verbindungsstelle hat eine geringere molekulare Bindungsfestigkeit als das umgebende Material, weil die Fronten beim Zusammentreffen bereits teilweise abgekühlt sind.

Warum es zählt:

• Kosmetisch: Bindenähte sind auf glänzenden Oberflächen sichtbar, besonders bei eingefärbten Harzen
• Strukturell: Die Festigkeit der Bindenaht kann 30–80 % der Festigkeit des Grundmaterials betragen, abhängig von Werkstoff und Prozessbedingungen

Prävention (oder Minimierung) von Bindenähten:

In der Werkzeugkonstruktion:

• Angusslage verschieben, um Bindenähte von optisch sichtbaren Bereichen oder hoch beanspruchten Zonen wegzulegen
• Überlaufzungen oder Bindenahtfallen an der Nahtstelle vorsehen (nach dem Entformen spanend entfernt)
• Bei symmetrischen Teilen mehrere Angüsse mit übereinstimmender Bindenahtlage verwenden

Im Prozess:

• Schmelzetemperatur und Werkzeugtemperatur erhöhen — heißere Schmelze verbindet sich besser
• Einspritzgeschwindigkeit erhöhen — die Fließfronten treffen bei noch höherer Temperatur aufeinander
• Nachdruck in der Bindenahtzone erhöhen

Bei der Materialauswahl:

• Amorphe Werkstoffe (ABS, PC) erzeugen in der Regel stärkere Bindenähte als teilkristalline Werkstoffe (PP, PA)
• Glasfaserverstärkte Werkstoffe vermeiden, wenn die Bindenahtfestigkeit kritisch ist — GF-Harze erzeugen sehr schwache Bindenähte

Zusammenfassung

Der beste Zeitpunkt, alle fünf Fehler anzugehen, ist vor dem Werkzeugbau. Ein gründliches DFM-Review und eine Moldflow-Simulation identifizieren jede potenzielle Fehlerstelle — zu einem Bruchteil der Kosten, die deren Korrektur im Werkzeugstahl verursacht.

JBRplas liefert zu jedem Angebot eine kostenlose DFM-Analyse. Senden Sie uns Ihre Teiledatei — wir identifizieren diese Risiken, bevor Sie sich auf ein Werkzeug festlegen.

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