Produktentwicklung für Kunststoffteile und spritzgussgerechte Bauteile
Bei der Produktentwicklung von Kunststoffteilen entscheidet sich früh, ob ein Bauteil später funktional, herstellbar und wirtschaftlich in Serie produziert werden kann. KB-Hein unterstützt Unternehmen dabei, Produktdesign, Bauteilfunktion, Materialauswahl, Herstellverfahren und Werkzeugkonzept von Beginn an sinnvoll aufeinander abzustimmen.
Dabei betrachten wir Kunststoffteile nicht nur gestalterisch, sondern immer auch mit Blick auf spritzgussgerechte Auslegung, Prozesssicherheit, Energieeffizienz und spätere Serienfertigung. So entstehen technische Lösungen, die Funktion, Herstellbarkeit und Wirtschaftlichkeit frühzeitig zusammenführen.
Ziel ist es, technische Risiken früh sichtbar zu machen, Korrekturschleifen zu reduzieren und die Grundlage für eine möglichst sichere erste Musterung zu schaffen.
Produktentwicklung mit Blick auf Bauteil, Werkzeug und Serie
In der frühen Produktentwicklung werden viele Entscheidungen getroffen, die später über Bauteilqualität, Herstellbarkeit, Kosten und Serienfähigkeit entscheiden. Gerade bei Kunststoffteilen haben Geometrie, Materialauswahl, Wandstärken, Entformschrägen, Toleranzen und Werkzeugkonzept großen Einfluss auf das spätere Ergebnis.
KB-Hein unterstützt Unternehmen dabei, Kunststoffteile von Beginn an funktionsgerecht, kunststoffgerecht und werkzeuggerecht auszulegen. Dabei werden Bauteileigenschaften, Belastungen und mögliche Schwachstellen mit FEM-Berechnungen, Spritzgießsimulationen und Verzugsanalysen bewertet.
Aus diesen Erkenntnissen entstehen konkrete Hinweise für die Bauteiloptimierung und ein erstes Werkzeugkonzept. Dieser Schritt ist besonders wichtig, weil Produktentwicklung und Werkzeugauslegung nicht getrennt voneinander betrachtet werden sollten. Nur wenn Bauteil, Material, Werkzeug und Prozess früh zusammenpassen, kann die Grundlage für eine sichere Musterung und eine wirtschaftliche Serienproduktion entstehen.
KB-Hein begleitet Projekte von der Produktidee über Entwicklung, Simulation, Optimierung und Musterung bis zur seriennahen Umsetzung.
Typische Schritte in der Produktentwicklung:
- Analyse von Funktion, Anforderungen und Einsatzbedingungen
- Bewertung von Material, Geometrie und Herstellbarkeit
- kunststoff- und werkzeuggerechte Bauteilauslegung
- FEM-Berechnung, Spritzgießsimulation und Verzugsanalyse
- Optimierung von Wandstärken, Toleranzen und Entformschrägen
- Entwicklung erster Werkzeugkonzepte
- technische Begleitung bis Musterung und Serienfertigung
Nachhaltige Produktentwicklung und Werkstoffauswahl
Nachhaltigkeit beginnt bei Kunststoffteilen nicht erst in der Produktion. Bereits in der Produktentwicklung werden wichtige Entscheidungen getroffen, die später Materialeinsatz, Energiebedarf, Bauteilgewicht, Werkzeugaufwand, Prozessstabilität und Lebensdauer beeinflussen.
KB-Hein unterstützt Unternehmen dabei, Kunststoffteile so auszulegen, dass Funktion, Herstellbarkeit, Werkstoffauswahl und wirtschaftliche Serienfertigung zusammenpassen. Durch Bauteiloptimierung, geeignete Wandstärken, passende Materialauswahl, simulationsgestützte Bewertung und ein durchdachtes Werkzeugkonzept lassen sich Ressourcen gezielter einsetzen und vermeidbare Korrekturschleifen reduzieren.
Auch Energieeffizienz spielt dabei eine wichtige Rolle. Mit IsoForm® hat KB-Hein ein innenisoliertes Werkzeugkonzept entwickelt, das thermische Verluste im Werkzeug reduzieren und die Temperierung effizienter gestalten kann. Dadurch entstehen zusätzliche Möglichkeiten, Prozesssicherheit, Energieeinsatz und Werkzeugtechnik besser miteinander zu verbinden.
Informationen zu unserem CO₂-Fußabdruck, unseren Maßnahmen und unserem Kompensationsbeitrag finden Sie im Bereich Corporate Carbon Footprint.
Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung bedeutet für uns:
- Materialeinsatz und Bauteilgewicht gezielt bewerten
- Werkstoffe passend zu Funktion, Lebensdauer und Fertigung auswählen
- Wandstärken, Geometrie und Herstellbarkeit optimieren
- Korrekturschleifen und Werkzeugänderungen möglichst früh vermeiden
- Energiebedarf im Spritzgussprozess durch geeignete Werkzeugkonzepte berücksichtigen
Schritt 1: Corporate Carbon Footprint erstellen lassen
Damit Sie sich einen Überblick verschaffen können, sollten Sie zunächst Ihre CO2-Emissionen ermitteln und anhand dieser Daten Ihren Corporate Carbon Footprint erstellen lassen. Anschließend werden die Emissionstreiber, die es zu optimieren gilt, ermittelt. Wenn Sie hier noch keinen Experten an Ihrer Seite haben, können wir Ihnen gerne eine Empfehlung aussprechen, da wir diesen Weg bereits gegangen sind.
Schritt 2: Stufenweise Reduzierung und Vermeidung von Emissionen
Mit unserer Expertise in den Bereichen Werkzeugkonzepte (zum Beispiel IsoForm®), Produktentwicklung für Kunststoffteile (beispielsweise VorKon) und Bauteileoptimierung (auf Grundlage von Spritzgusssimulationen) ermitteln wir bestmögliche Lösungen zur Energie- und Materialeinsparung und verhelfen Ihnen mit unserer Vorgehensweise zu Gutteilen bereits Gutteilen bereits bei der ersten Musterung. Diesen Einfluss können wir auf eine Verbesserung Ihrer CO2-Bilanz haben, wenn Sie sich für uns entscheiden.
Darüber hinaus sollten Sie natürlich durch geeignete Maßnahmen versuchen, Ihren Energiebedarf weiter zu verringern, bzw. diesen aus erneuerbaren Energien zu beziehen. Die Nutzung von Rezyklaten und das Vermeiden von unnötigen Abfällen wären nur einige Beispiele. Hier lohnt es sich einen Experten in diesem Gebiet zu Rate zu ziehen.
Schritt 3: Klimakompensation
Bleiben wir realistisch. Es ist unmöglich sofort alle Maßnahmen umzusetzen, so dass Ihr Unternehmen mit einem Sprung klimaneutral wird. Auf Ihrem Weg zur Klimaneutralität können Sie Emissionen, welche kurzfristig (noch) unvermeidbar sind, kompensieren. Dies bedeutet, dass Sie sich gemessen an Ihrem CO2-Fußabdruck für ein Kompensationsprojekt entscheiden und sogenannte Kompensationszertifikate erwerben. Diese Maßnahme sollte logischerweise nur vorübergehend genutzt werden. Eine langfristig nachhaltige Ausrichtung ist deutlich günstiger. Dabei sei anzumerken, dass die Kosten für Kompensationszertifikate in den kommenden Jahren steigen werden (müssen).
Materialauswahl mit Blick auf Funktion, Werkzeug und Serie
Die Materialauswahl beeinflusst Funktion, Herstellbarkeit und Wirtschaftlichkeit eines Kunststoffteils. Je nach Anwendung müssen Haptik, Optik, Medienbeständigkeit, mechanische Belastbarkeit, Temperaturverhalten, Gewicht, Kosten und Nachhaltigkeit zusammen bewertet werden.
KB-Hein unterstützt bei der Auswahl geeigneter Kunststoffe und berücksichtigt dabei auch Werkzeugkonzept, Verarbeitungsverhalten und Serienprozess. Denn ein Werkstoff muss nicht nur zur gewünschten Bauteilfunktion passen, sondern auch zur Geometrie, Fertigung und wirtschaftlichen Umsetzung.
Technische Kunststoffe bieten Vorteile wie geringes spezifisches Gewicht, gute Gestaltungsfreiheit, Medienbeständigkeit und wirtschaftliche Herstellbarkeit. Welche Materialgruppe sinnvoll ist, hängt immer von Funktion, Einsatzbedingungen und Produktionsziel ab.
3D-Produktentwicklung mit Blick auf Funktion und Herstellbarkeit
In der 3D-Produktentwicklung werden Anforderungen, Bauteilfunktion, Werkstoffeigenschaften und spätere Herstellbarkeit in ein konkretes Bauteilkonzept übertragen. KB-Hein entwickelt Kunststoffteile in enger Abstimmung mit dem Kunden und orientiert sich dabei an einem strukturierten Entwicklungsablauf.
Neben der reinen Produktentwicklung können bei Bedarf auch Prototypen, Animationen und Visualisierungen erstellt werden. Dadurch lassen sich Funktion, Aufbau, Bedienung oder Design eines Bauteils frühzeitig besser beurteilen und kundenspezifisch darstellen.
Wichtig ist dabei immer, dass das 3D-Modell nicht nur optisch überzeugt. Es muss auch zur Materialauswahl, zur Bauteilfunktion, zur späteren Werkzeugauslegung und zum geplanten Herstellverfahren passen.
Gerne zeigen wir Ihnen unser konkretes Vorgehen nach dem VORKON-Prinzip.
Simulation zur Absicherung von Bauteil, Werkzeug und Prozess
FEM-Berechnungen und Spritzgießsimulationen liefern wichtige Hinweise, bevor ein Kunststoffteil in Richtung Werkzeugbau geht. Sie zeigen unter anderem, wie sich Belastungen, Verformung, Füllverhalten, Verzug, Lufteinschlüsse, Bindenähte, Hotspots und prozessbedingte Einflüsse auf die Bauteilfestigkeit auswirken können.
Dadurch lassen sich potenzielle Schwachstellen bereits in einer frühen Entwicklungsphase erkennen. Geometrie, Wandstärken, Materialauswahl, Anspritzung, Temperierung und Werkzeugkonzept können gezielter bewertet und optimiert werden.
Für KB-Hein ist Simulation kein isolierter Rechenschritt. Die Ergebnisse fließen direkt in Bauteiloptimierung, Werkzeugauslegung und weitere Produktentwicklung ein.
Bauteiloptimierung auf Basis von Simulation und FEM
Aus Spritzgießsimulation und FEM-Berechnung entstehen konkrete Hinweise für die Bauteiloptimierung. Dazu zählen Bauteilgeometrie, Wandstärken, Fließverhalten, Anguss, Nachdruck, Volumenkontraktion, Verzug und festigkeitsrelevante Bereiche.
KB-Hein nutzt diese Ergebnisse, um Kunststoffteile bereits vor Werkzeugbau, Musterung oder Serienfertigung gezielt anzupassen. So lassen sich technische Risiken früher reduzieren und bessere Grundlagen für ein herstellbares, belastbares und wirtschaftliches Bauteil schaffen.
Werkzeugauslegung in der frühen Produktentwicklung
In der frühen Produktentwicklung lassen sich bereits wichtige Informationen für das spätere Werkzeugkonzept ableiten. Dazu zählen Angussart, Anspritzposition, Trennebenen, Schieberpositionen, Entformung, Temperierung, Machbarkeit und mögliche Sonderverfahren.
KB-Hein bewertet diese Punkte nicht erst im Werkzeugbau, sondern bereits während der Bauteilentwicklung. So wird früh sichtbar, ob Geometrie, Material, Werkzeugaufbau und Prozessanforderungen zusammenpassen.
Das schafft eine belastbare Grundlage für Werkzeugkonzept, Kalkulation, Musterung und spätere Serienfertigung. Gleichzeitig können notwendige Anpassungen vorgenommen werden, bevor sie im Werkzeugbau teuer werden.
VORKON: frühe Bauteilanalyse vor der Produktentwicklung
Der größte Einfluss auf Qualität, Herstellbarkeit und spätere Werkzeugkosten entsteht häufig ganz am Anfang eines Projekts. Genau hier setzt VORKON an – noch bevor die eigentliche Produktentwicklung startet.
Mit der VORKON-Methode bewertet KB-Hein Kunststoffteile anhand einer vereinfachten Spritzgießsimulation und technischen Bauteilanalyse. Dabei entstehen erste Hinweise zu Füllverhalten, Faserorientierung, Wandstärken, Lufteinschlüssen, Bindenähten, Hotspots, Hinterschnitten und möglichen Optimierungspotenzialen.
Aus den Ergebnissen lassen sich auch Rückschlüsse auf ein vorläufiges Werkzeugkonzept ableiten. Dazu zählen Anspritzpunkte, Trennebenen, Entformschrägen und mögliche Herstellungsrisiken. Gleichzeitig werden Materialauswahl und Herstellverfahren kritisch geprüft.
Ziel ist eine schnelle technische Ersteinschätzung innerhalb weniger Tage. Dadurch kann die anschließende Produktentwicklung gezielter starten und auf belastbareren Grundlagen aufbauen.
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