Eintrag vom 06.08.2026
Der teuerste Moment in einem Spritzgussprojekt liegt selten in der Konstruktionsphase. Er liegt bei der Erstbemusterung, wenn das Werkzeug gefräst, gehärtet und montiert ist und das erste Teil zeigt, dass sich eine Dichtfläche um zwei Zehntel verzogen hat. Eine Geometrieänderung im CAD kostet eine Arbeitsstunde. Dieselbe Änderung im gehärteten Stahl kostet Einsätze, Fräszeit, eine neue Bemusterung und im schlechtesten Fall Wochen im Projektplan.
Ich erstelle gerade einen Blogbeitrag für Kronen Hansa. Es geht um konstruktionsgerechte Werkzeuge bzw. spritzkursgerechte Werkzeuge. Ich erstelle gerade einen Blogbeitrag für Kronen Hansa. Es geht um konstruktionsgerechte Werkzeuge bzw. spritzkursgerechte Werkzeuge.
Ein Großteil der späteren Herstellkosten eines Spritzgussteils ist entschieden, bevor der Werkzeugbauer die erste Datei öffnet. Zwei Mechanismen dominieren. Der erste ist die Kühlzeit. Sie bestimmt den Zyklus und damit den Maschinenstundenanteil pro Teil, und sie steigt überproportional mit der Wanddicke. Ein Millimeter mehr Wandstärke ist deshalb keine kleine Korrektur, sondern eine dauerhafte Belastung der Stückkosten über die gesamte Serienlaufzeit. Der zweite ist die Werkzeugkomplexität. Jede Geometrie, die nicht in Hauptentformrichtung freikommt, erzwingt ein bewegliches Element im Werkzeug: einen Schieber, einen Schrägauswerfer, eine Backe. Jedes dieser Elemente bringt zusätzliche Trennlinien auf das Bauteil, Verschleißstellen ins Werkzeug und Wartungsintervalle in die Serie. Beides lässt sich im CAD steuern. Später kaum noch.
Die absolute Wandstärke ergibt sich aus Fließweg, Steifigkeitsanforderung und Werkstoff. Als Orientierung für technische Bauteile gelten folgende Bereiche: Standardthermoplaste wie PP, PE und ABS liegen üblicherweise bei 1,5 bis 3,5 mm. Technische Thermoplaste wie PA, POM und PBT lassen sich mit 0,8 bis 3,0 mm ausführen. Hochleistungsthermoplaste wie PEEK und PPS erlauben aufgrund ihres Fließverhaltens auch dünnere Querschnitte von 0,5 bis 2,5 mm. Entscheidend ist allerdings nicht der Absolutwert, sondern die Gleichmäßigkeit. Ein durchgängig 2,5 mm starkes Bauteil verhält sich im Werkzeug berechenbarer als eines, das zwischen 1,5 und 3 mm springt.
Wo unterschiedliche Wandstärken funktional notwendig sind, sollte der Sprung möglichst unter 25 Prozent der Nennwandstärke bleiben. Der Übergang wird nicht als Absatz ausgeführt, sondern als Verjüngung mit einem Längenverhältnis von mindestens 1:3, also drei Millimeter Übergangslänge je Millimeter Dickenunterschied. Der Grund ist strömungs- und thermodynamisch: An einer Stufe reißt die Schmelzefront ab, die dickere Seite kühlt langsamer und schwindet später. Das Ergebnis sind Eigenspannungen, die sich beim Entformen oder erst Tage danach als Verzug zeigen.
Kritisch sind die Stellen, an denen sich Geometrien überlagern: der Fuß einer Rippe unter einer Sichtfläche, die Anbindung eines Schraubdoms an eine Außenwand, die Kreuzung zweier Versteifungen. Dort entsteht ein lokales Wärmenest, das zu Einfallstellen auf der Gegenseite und zu Lunkern im Inneren führt. Die konstruktive Antwort lautet fast immer: aushöhlen statt verdicken. Steifigkeit kommt aus Rippen, Sicken, Kastenprofilen und Wabenstrukturen, nicht aus Vollmaterial. Wo eine Kreuzung unvermeidbar ist, hilft eine Aussparung im Kreuzungspunkt, die den Massekern herausnimmt.
Entformungsschrägen sind der Punkt, an dem in Konstruktionen am häufigsten gespart wird, und der Punkt, der beim Entformen am zuverlässigsten Probleme macht. Als Richtwerte gelten 0,5 bis 1 Grad für hochglanzpolierte Flächen und 1 bis 2 Grad für technisch glatte, feinerodierte Flächen. Bei genarbten Oberflächen kommt etwa 1 Grad je 0,025 mm Narbtiefe hinzu. Für genarbte Oberflächen ist die Bezugsnorm VDI 3400 beziehungsweise die inzwischen gebräuchliche Regelung nach VDI/VDE 3400 Blatt 1. Eine mittlere Narbung kann so schnell 3 bis 5 Grad erfordern. Wer die Narbung erst nach der Konstruktionsfreigabe festlegt, konstruiert das Problem in das Werkzeug hinein.
Beim Abkühlen schwindet der Kunststoff auf den Kern auf. Die Innenkontur presst sich also gegen den Stahl, während sich die Außenkontur vom Formnest löst. Innenflächen und Kerne sollten deshalb konsequent am oberen Ende der genannten Spannen liegen, tiefe Kerne eher darüber.
In der Praxis fehlen Schrägen regelmäßig an denselben Stellen: an Rippenflanken, an den Innenwänden von Schraubdomen, an Kabeldurchführungen und Lüftungsschlitzen, an Beschriftungsfeldern und Logos sowie an kleinen Rastnasen, die im CAD noch als Detail durchgehen. Ein systematischer Draft-Analysis-Durchlauf über das gesamte Modell gegen die definierte Hauptentformrichtung findet diese Stellen in Minuten.
Die Rippenfußdicke liegt bei 0,4 bis 0,6 der angebundenen Grundwandstärke. Bei stark schwindenden teilkristallinen Werkstoffen wie PP oder PE und überall dort, wo die Gegenseite eine Sichtfläche ist, gilt der untere Wert. Weitere Richtwerte: Rippenhöhe maximal das Dreifache der Grundwandstärke, Rippenabstand mindestens das Doppelte, Formschräge 0,5 bis 1 Grad je Flanke, Verrundung am Rippenfuß etwa 0,25 der Grundwandstärke. Mehrere niedrige Rippen sind steifer und prozesssicherer als eine hohe. Wer Steifigkeit braucht, vervielfacht die Rippen, statt sie zu verdicken.
Ein Schraubdom, der direkt gegen eine Außenwand gesetzt wird, erzeugt genau die Materialanhäufung, die außen als Einfallstelle sichtbar wird. Besser ist der freistehende Dom mit Abstand zur Wand, abgestützt über zwei bis vier Stützrippen. Richtwerte: Domwandstärke 0,5 bis 0,7 der Grundwandstärke, Außendurchmesser etwa das Zwei- bis Zweieinhalbfache des Schraubennenndurchmessers, Restwandstärke am Domboden mindestens 0,5 der Grundwandstärke. Die Bohrung wird in der Regel bis zur Wurzel durchgeführt, damit kein massiver Kern stehen bleibt.
Scharfe Innenkanten sind an technischen Kunststoffteilen doppelt schädlich: Sie erzeugen Kerbspannungen unter Last und bremsen die Schmelzefront beim Füllen. Als Faustformel gilt ein Innenradius von etwa 0,5 der Wandstärke, der Außenradius ergibt sich aus Innenradius plus Wandstärke. Damit bleibt die Wandstärke auch in der Ecke konstant, was genau das ist, was Verzug verhindert.
Bevor ein Schieber eingeplant wird, lohnt der Blick auf den Durchtaucher. Viele Hinterschneidungen, etwa Rastfenster in Seitenwänden, lassen sich durch eine Öffnung in Hauptentformrichtung darstellen: Ein Stempel aus der Gegenseite taucht durch das Bauteil und formt die hinterschnittene Kontur ab. Das kostet ein Loch im Bauteil und spart ein bewegliches Werkzeugelement.
Schieber sind kein Konstruktionsfehler, sondern ein Kostenfaktor mit klarem Gegenwert. Sinnvoll sind sie, wenn die Alternative eine Montagebaugruppe wäre oder wenn die Funktion die Hinterschneidung zwingend fordert, etwa bei Dichtnuten oder seitlichen Anschlussgeometrien. In die Bewertung gehören neben den Werkzeugkosten die Trennlinie auf der Bauteiloberfläche, die Gratneigung im Betrieb und der Wartungsaufwand. Zwei Schieber auf einer Seite, die sich zu einem zusammenfassen lassen, sind fast immer die bessere Lösung als zwei kleine.
Bei zähelastischen Werkstoffen wie PP, PE oder TPE lassen sich flache Hinterschneidungen ohne Schieber ausformen. Maßgeblich ist die zulässige Randfaserdehnung des Werkstoffs bei Entformtemperatur, nicht der Raumtemperaturwert. Runde, symmetrische Geometrien eignen sich dafür deutlich besser als kantige. Bei glasfaserverstärkten oder spröden Werkstoffen scheidet die Zwangsentformung aus.
Der Anschnitt liegt idealerweise am dicksten Querschnitt, damit das Bauteil von dick nach dünn füllt und der Nachdruck bis zum Ende wirkt. Wo mehrere Fließfronten aufeinandertreffen, entsteht eine Bindenaht. Bei unverstärkten Werkstoffen ist das meist ein optisches Thema, bei glasfaserverstärkten Werkstoffen ein statisches: Die Fasern orientieren sich parallel zur Nahtlinie, die lokale Festigkeit fällt deutlich ab. Die Konsequenz für die Konstruktion: Bindenahtlagen gehören in die Abstimmung, bevor die Lasteinleitungspunkte fixiert sind. Eine Füllsimulation liefert diese Information zuverlässiger als jede Faustregel.
Die vom Kunststoff verdrängte Luft muss aus dem Werkzeug entweichen. Bleibt sie in einer Rippenspitze oder an einem Fließwegende eingeschlossen, verdichtet sie sich und verbrennt das Material lokal. Diese Verbrennungsstellen sind schwer nachträglich zu beheben. Konstruktiv hilft es, Rippenspitzen und Sacklöcher an die Trennebene oder an Auswerferpositionen zu legen, wo sich Entlüftungen anbringen lassen.
Auswerferstifte brauchen ebene, ausreichend große Auflageflächen, die nicht auf Sicht- oder Funktionsflächen liegen. Werden sie erst im Werkzeugentwurf gesucht, landen sie zwangsläufig dort, wo sie stören. Ein früh definiertes Auswerferbild hält die Markierungen von Dichtflächen und Designoberflächen fern.
Für Toleranzen an Spritzgussteilen ist DIN 16742 die maßgebliche Grundlage. Sie ordnet Maßen in Abhängigkeit von Nennmaß und Toleranzgruppe erreichbare Werte zu und unterscheidet zwischen werkzeuggebundenen und nicht werkzeuggebundenen Maßen. Die Verarbeitungsschwindung wird nach DIN EN ISO 294-4 bestimmt. Praktisch bedeutet das: Eng tolerieren nur dort, wo eine Funktion daran hängt. Jede unnötig enge Toleranz erzeugt entweder Werkzeugaufwand oder Ausschuss, oft beides.
Amorphe Thermoplaste schwinden mit etwa 0,3 bis 0,8 Prozent und weitgehend richtungsunabhängig. Teilkristalline Werkstoffe liegen bei etwa 1,0 bis 2,5 Prozent. Bei glasfaserverstärkten Typen kommt die Richtungsabhängigkeit hinzu: Längs zur Faserorientierung schwindet das Material deutlich weniger als quer dazu. Ein rotationssymmetrisches Bauteil kann dadurch unrund werden, obwohl die Konstruktion symmetrisch ist. Diese Differenz ist der häufigste Grund für Verzug an technischen Bauteilen und lässt sich nur über Anschnittlage und Temperierung beeinflussen, nicht über die Toleranzangabe.
Checklisten unterstellen, dass sich jede Regel einhalten lässt. In technischen Bauteilen trifft das selten zu. Ein Lagersitz braucht Material, eine Dichtnut braucht eine Hinterschneidung, ein Gehäuse für die Medizintechnik braucht eine geschlossene Oberfläche ohne Auswerferabdruck. An diesen Stellen entscheidet sich, ob ein Bauteil trotzdem prozesssicher läuft, und diese Entscheidung fällt nicht im CAD, sondern im Werkzeugkonzept. Konturnahe Temperierung löst genau die Fälle, in denen eine Materialanhäufung funktional gefordert ist. Lasergenerierte Werkzeugeinsätze erlauben Kühlkanäle, die der Bauteilkontur folgen statt gebohrten Geraden. Dickwandige Bereiche kühlen dadurch gleichmäßig ab, statt ein Wärmenest zu bilden. In variothermer Ausführung lässt sich die Werkzeugwandtemperatur zusätzlich zyklisch führen, was Bindenähte und Oberflächenqualität spürbar verbessert. Wir setzen diese Technologie im Formenbau standardmäßig ein. Thermoplast-Schaumspritzgießen verschiebt die Wandstärkengrenze nach oben. Wo eine konventionelle Spritzgussgeometrie bei 4 mm an ihre Grenzen kommt, sind im TSG-Verfahren deutlich dickere Wände bei geringerer Verzugsneigung darstellbar, weil der Zellkern die Schwindung ausgleicht. Für steife, großflächige Strukturbauteile ist das oft der direktere Weg als eine aufwendige Rippenkonstruktion. Die Verfahrensdetails haben wir im Beitrag zum Thermoplast-Schaumspritzgießen beschrieben. Zweikomponententechnik ersetzt Montageschritte durch Geometrie. Dichtungen, Softgriffe und Mehrfarbigkeit entstehen im Werkzeug statt in der Montage. Konstruktiv sind dabei drei Punkte zu klären: die Haftung der Werkstoffpaarung, die unterschiedliche Schwindung beider Komponenten und die Angusslage der zweiten Komponente, die nicht gegen die bereits erstarrte erste Komponente arbeiten darf.
Die Regeln in dieser Liste ersetzen kein Design-Review. Sie verkürzen es. Wenn ein Bauteil vor der Freigabe gegen reale Werkzeug- und Maschinenparameter geprüft wird statt gegen Annahmen, verschiebt sich der Änderungsaufwand dorthin, wo er am günstigsten ist. Bei Kronen-Hansa laufen Entwicklung, Werkzeugkonstruktion, Werkzeugbau und Serienfertigung im eigenen Haus. Konstruktionsvorschläge werden dadurch direkt gegen die Maschinen bewertet, auf denen das Teil später läuft, und Änderungen am Werkzeug lassen sich ohne externe Schnittstelle umsetzen. Wie sich das im digitalen Prozess abbildet, zeigt unser Beitrag zu CAD/CAM im Werkzeugbau. Für die Bewertung Ihrer CAD-Daten vor der Werkzeugfreigabe sprechen Sie uns an.
Für Standardthermoplaste wie PP, PE oder ABS liegen übliche Wandstärken bei 1,5 bis 3,5 mm, für technische Thermoplaste wie PA, POM oder PBT bei 0,8 bis 3,0 mm. Wichtiger als der Absolutwert ist die Gleichmäßigkeit über das gesamte Bauteil, da ungleichmäßige Abkühlung die Hauptursache für Verzug ist. Wanddickensprünge sollten unter 25 Prozent bleiben und über Verjüngungen ausgeführt werden.
Bei hochglanzpolierten Flächen genügen 0,5 bis 1 Grad, bei technisch glatten Flächen sind 1 bis 2 Grad üblich. Genarbte Oberflächen benötigen etwa 1 Grad zusätzlich je 0,025 mm Narbtiefe, wodurch schnell 3 bis 5 Grad erforderlich werden. Kernseiten und Innenkonturen sollten am oberen Ende der jeweiligen Spanne liegen, weil der Kunststoff beim Abkühlen auf den Kern aufschwindet.
Die Rippenfußdicke sollte 0,4 bis 0,6 der angebundenen Grundwandstärke betragen, unter Sichtflächen und bei stark schwindenden Werkstoffen wie PP eher 0,4. Zusätzlich hilft es, die Rippenhöhe auf etwa das Dreifache der Wandstärke zu begrenzen und den Rippenfuß mit etwa 0,25 der Wandstärke zu verrunden. Wo eine Materialanhäufung funktional notwendig ist, kann eine konturnahe Temperierung des Werkzeugs die Abkühlung so vergleichmäßigen, dass keine Einfallstelle entsteht.
Ein pauschaler Betrag lässt sich nicht angeben, da die Kosten von Größe, Lage und Anzahl der beweglichen Elemente abhängen. Relevant sind neben den einmaligen Werkzeugkosten die laufenden Folgen: zusätzliche Trennlinien auf dem Bauteil, Gratneigung mit zunehmendem Verschleiß, längere Zykluszeiten und höhere Wartungsintervalle. Vor jedem Schieber lohnt deshalb die Prüfung, ob sich die Hinterschneidung durch einen Durchbruch in Hauptentformrichtung darstellen lässt.
Sinnvollerweise, sobald Grundgeometrie, Werkstoff und Stückzahlrahmen feststehen, also deutlich vor der Detaillierung. Zu diesem Zeitpunkt lassen sich Hauptentformrichtung, Trennebene, Anschnittlage und Werkzeugkonzept noch ohne Aufwand abstimmen. Wird der Werkzeugbauer erst mit dem freigegebenen Datensatz konfrontiert, sind die kostentreibenden Entscheidungen bereits getroffen und nur noch mit Änderungsaufwand korrigierbar.
© 2026 Kronen-Hansa-Werk GmbH & Co. KG
