Best Practice: Erfolgreiche Technologieberatung für ein Start-up Vom Prototyp zur innovativen Camping-Toilette
© TRELINODie Herausforderung: Ein innovatives Start-up wandte sich an das IKV, um den Übergang von der Herstellung von Hohlkörperprototypen im Rotationsformen zur Serienproduktion im Spritzgießverfahren zu realisieren. Ziel war die Entwicklung einer leichten, robusten und benutzerfreundlichen Camping-Toilette. Die Umstellung stellte erhebliche technische Anforderungen, darunter die werkstoff- und fertigungsgerechte Überarbeitung der Bauteile sowie die Konstruktion eines geeigneten Spritzgießwerkzeugs. Eine besondere Herausforderung bestand darin, die individuellen Designwünsche des Start-ups mit den technischen Anforderungen des Spritzgießverfahrens zu vereinbaren.
Materialauswahl
Die Materialwahl spielte eine zentrale Rolle, da das Endprodukt verschiedene spezifische Anforderungen erfüllen musste:
- Mechanisch: Hohe Belastbarkeit und Stabilität, um das Produkt sowohl langlebig als auch tragfähig zu gestalten.
- Chemisch: Widerstandsfähigkeit gegen Reinigungsmittel und Umwelteinflüsse wie UV-Strahlung oder Feuchtigkeit.
- Elektrisch: Integrierte Funktionen wie Sensoren oder Steuerungen für bestimmte Komfortmerkmale mussten durch geeignete Materialien unterstützt werden.
Das IKV führte eine detaillierte Recherche durch:
- Bewertung relevanter Fachliteratur und Materialdatenbanken, um mögliche Kandidaten zu identifizieren.
- Zielgerichtete Anfragen bei Materialherstellern, um spezifische Informationen zu Lieferbarkeit, Kosten und Verarbeitungseigenschaften zu erhalten.
Das Ergebnis war eine strukturierte Übersicht potenzieller Werkstoffe inklusive wichtiger Kennwerte wie Zugfestigkeit, chemischer Beständigkeit und Formbeständigkeit. Zudem wurde eine Liste geeigneter Handelsprodukte bereitgestellt, die als Grundlage für weitere Entscheidungen diente.
Bauteiloptimierung und rheologische Auslegung
Die ursprünglichen Prototypen aus dem Rotationsformen mussten sowohl funktional als auch fertigungstechnisch an die Anforderungen des Spritzgießens angepasst werden. Hierzu gehörten:
- Designvarianten: Das IKV entwickelte mehrere Konstruktionsentwürfe, die sowohl die mechanischen Anforderungen als auch die Ästhetik berücksichtigten.
- Simulationen: Für jede Variante wurden detaillierte Spritzgießsimulationen durchgeführt, um:
- Wanddicken zu reduzieren, ohne die Stabilität zu gefährden.
- Rippen für zusätzliche Stabilität an kritischen Stellen zu ergänzen.
- Den Anspritzpunkt optimal zu definieren, um eine gleichmäßige Formfüllung und minimale Materialeinschlüsse zu gewährleisten.
- Schwindung und Verzug zu minimieren, um Maßhaltigkeit und Funktionalität sicherzustellen.
Das Ergebnis dieses Prozesses waren zwei optimierte Geometrien, die sowohl den funktionalen Anforderungen der Camping-Toilette als auch den prozesstechnischen Gegebenheiten des Spritzgießens entsprachen.
Thermische Auslegung und Werkzeugkonstruktion
Die Entwicklung eines geeigneten Spritzgießwerkzeugs war ein essenzieller Schritt, um die Überführung in die Serienproduktion zu ermöglichen. Das IKV ging dabei systematisch vor:
- Thermische Simulationen: Analyse der Werkzeugkühlung, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung sicherzustellen und Zykluszeiten zu optimieren.
- Positionierung von Auswerfern: Detaillierte Planung, um ein einfaches Entformen der fertigen Bauteile ohne Beschädigungen zu ermöglichen.
- Montagefreundlichkeit: Die Werkzeuge wurden so konzipiert, dass sie leicht zu warten und flexibel anpassbar waren.
Nach Abschluss der Simulationen und Konstruktionsarbeiten präsentierte das IKV zwei Werkzeugkonzepte als detaillierte CAD-Modelle. Diese Konzepte wurden mit dem Start-up abgestimmt und an die Anforderungen des ausgewählten Werkzeugbauers angepasst.
Einholen und Bewerten von Angeboten
Auf Basis der erarbeiteten Spezifikationen erstellte das IKV eine detaillierte Ausschreibung für den Werkzeugbau. Mehrere Werkzeugbauer wurden kontaktiert, um Angebote einzuholen, die sowohl die technischen Anforderungen als auch wirtschaftliche Aspekte berücksichtigten. Das IKV bewertete die eingegangenen Angebote umfassend, insbesondere in Bezug auf:
- Fertigungstechnische Machbarkeit
- Kostenstrukturen und Preis-Leistungs-Verhältnis
- Lieferzeiten und Serviceleistungen der Anbieter
Nach einer eingehenden Beratung entschied sich das Start-up für einen passenden Werkzeugbauer. Das IKV begleitete den Auftrag, führte technische Abstimmungen durch und stellte sicher, dass die Werkzeuge exakt den Spezifikationen entsprachen.
Dr.-Ing. Christoph Zimmermann
Leiter der Abteilung Spritzgießen und Additive Fertigung
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