Bei der Entwicklung von Kunststoffoptiken macht die optische Leistung nur die Hälfte des Erfolgs aus. Selbst das beste Linsendesign kann in der Serienproduktion scheitern, wenn die Herstellbarkeit nicht frühzeitig berücksichtigt wird. Genau hier wird Design for Manufacturability (DFM) entscheidend – die Abstimmung von optischer Performance mit den Anforderungen der Massenproduktion.
In diesem Artikel zeigen wir, warum DFM so wichtig ist und welche Konstruktionsmerkmale den Erfolg von Kunststoffoptiken entscheidend beeinflussen.
1. Die Grenzen des Spritzgießens verstehen
Das optische Spritzgießen ermöglicht die effiziente Herstellung komplexer Geometrien. Doch der Prozess bringt Einschränkungen mit sich:
- Schrumpfung und Verzug beim Abkühlen
- Fließlinien oder Bindenähte
- Einschränkungen bei Entformungsrichtung und Entformungsschrägen
Wer diese Faktoren ignoriert, riskiert teure Werkzeugänderungen oder unausführbare Designs.
2. Entformungsschrägen und Trennlinien berücksichtigen
Jedes gespritzte Teil muss problemlos aus dem Werkzeug entnommen werden können, ohne die Optik zu beschädigen. Deshalb gilt:
- Alle vertikalen Flächen sollten über geeignete Entformungsschrägen verfügen (meist 0,5° bis 1° oder mehr)
- Kritische optische Flächen sollten nicht über Werkzeugtrennlinien verlaufen
Eine frühzeitige Berücksichtigung sorgt für bessere Oberflächenqualität und vermeidet Defekte.
3. Schrumpfung und Formstabilität einplanen
Alle Kunststoffe schrumpfen beim Abkühlen. Für optische Bauteile gelten jedoch sehr enge Toleranzen:
- Die erwartete Schrumpfung sollte im CAD-Modell berücksichtigt werden
- Materialien mit geringer und vorhersehbarer Schrumpfung (z.B. COC/COP) sollten bevorzugt werden
- Asymmetrische Wandstärken vermeiden, um Verzug zu minimieren
4. Hinterschneidungen und komplexe Werkzeugmechanismen vermeiden
Komplexe Geometrien erhöhen die Werkzeugkosten und Risiken. Hinterschneidungen erfordern zusätzliche Schieber oder komplexe Kernkonstruktionen.
- Geometrien so einfach wie möglich halten
- Rastnasen oder Montagehilfen nur bei Bedarf einsetzen
- Funktionen entlang der Entformungsrichtung ausrichten
5. Fließverhalten optimieren
Strömungspfade und Angusspositionen beeinflussen, wie das Kunststoffmaterial die Kavität füllt:
- Scharfe Kanten und abrupte Wandstärkensprünge vermeiden
- Fließorientierung und mögliche Bindenähte bedenken
- Angüsse außerhalb kritischer optischer Bereiche platzieren
Simulationssoftware kann Fließmuster bereits vor der Werkzeugerstellung sichtbar machen.
💡 Moderne Moldflow-Simulationen gehen noch weiter: Viele Tools können mittlerweile Birefringenzmuster vorhersagen, die durch innere Spannungen oder Fließverhalten entstehen – ein entscheidender Aspekt bei Präzisionsoptiken. Durch die frühe Integration dieser Daten können Geometrie und Angusslage optimiert werden, um optische Verzerrungen zu minimieren.
6. ALL-IN OPTICS frühzeitig einbinden
Je früher wir in Ihre Optikentwicklung eingebunden sind, desto größer ist der Mehrwert. Mit jahrelanger Erfahrung in der Konstruktion und Serienfertigung von Kunststoffoptiken unterstützt ALL-IN OPTICS Sie dabei, Ihre Produktidee realitätsnah und produktionstauglich umzusetzen.
- Bewertung der Konstruktionsumsetzbarkeit
- Identifikation von Risiken in Bezug auf Toleranzen, Schrumpfung oder Werkzeugkonzepte
- Praxiserprobtes Feedback auf Basis realer Fertigungsbedingungen
DFM ist kein einmaliger Check – es ist ein iterativer Prozess, der stark von frühzeitiger Zusammenarbeit profitiert.
Fazit
Ein optisches Design, das die Herstellbarkeit vernachlässigt, mag auf dem Papier gut aussehen – wird aber in der Praxis scheitern. Durch die frühe Anwendung von DFM-Prinzipien sichern Sie sich:
- Hohe optische Qualität
- Zuverlässige Produktion
- Geringere Werkzeug- und Stückkosten
Ob Mikrolinse, Lichtleiter oder optische Abdeckung – erfolgreiche Kunststoffoptiken beginnen mit fertigungsgerechtem Design.
Brauchen Sie Unterstützung auf dem Weg vom ersten Entwurf bis zum serienreifen Bauteil? Kontaktieren Sie uns – wir begleiten Sie kompetent durch den gesamten Entwicklungsprozess.
