Sie haben die Zeichnung an einHersteller von Silikonprodukten. Sie haben die Werkzeugkosten bezahlt. Zwei Wochen später trafen die Muster ein.
Sie öffnen das Paket und stellen fest, dass die Maße um 1,2 mm abweichen. Die Nut des Dichtrings ist voller Grat. Mit einem kurzen Fingernagelstrich löst sich ein Silikonstreifen ab. Und das Schlimmste: Die Trennlinie verläuft mitten durch das Logo. Ein feiner Strich zieht sich durch den Buchstaben „O“ und wirkt wie ein Druckfehler.
DieSilikonfabriksagt: „Wir haben die Form genau nach Ihrer Zeichnung gefertigt.“
Das ist nicht falsch.
Die Werkzeugmaschine arbeitet mit einer Genauigkeit von 0,01 mm, doch die Fräse kennt Ihre Konstruktionsabsicht nicht. Sie sieht lediglich, wo die Linie auf der Zeichnung verläuft und welches Maß daneben steht. Die folgenden sieben Prüfungen sollten Sie durchführen, bevor Sie auf „Senden“ klicken. Übersehen Sie auch nur einen Punkt, kann der Werkzeugbau schnell zu einem teuren Kostenfaktor werden.
1. Sind die Materialanforderungen klar definiert?
Wenn auf der Zeichnung, die Sie an das Silikonwerk übermitteln, lediglich „Silikonprodukt“ steht, enthält sie so gut wie keine verwertbaren Angaben.
Silikon ist nicht nur ein einzelner Werkstoff, sondern eine ganze Materialfamilie. In einer einzigen Fertigung können fünf oder sechs verschiedene Silikonmischungen gleichzeitig verarbeitet werden – mit Härtegraden von Shore A 30 bis 80, Temperaturbeständigkeiten von -55 °C bis +280 °C und deutlichen Kostenunterschieden zwischen lebensmittelechten und nicht lebensmittelechten Materialien. Die wenigen Worte in Ihren Zeichnungshinweisen entscheiden darüber, welche Mischung in das Formpresswerkzeug gelangt.
Die Härte ist die erste Eigenschaft, die spezifiziert werden muss. Eine Tastaturmatte mit Shore A 50 fühlt sich völlig anders an als eine mit Shore A 70. Shore A 50 ist weicher, bietet beim Betätigen ein stärker dämpfendes Gefühl, federt jedoch langsamer zurück. Shore A 70 ist fester und schnellt schneller zurück, kann die Finger bei längerer Nutzung jedoch ermüden. Wenn Sie den genauen Wert nicht kennen, geben Sie einen Bereich an – beispielsweise „50–60 Shore A, Haptik hat Priorität“. Schreiben Sie keinesfalls „mittlere Härte“. Diese beiden Worte gehören zu den frustrierendsten Hinweisen, die ein Silikonhersteller erhalten kann.
Die Temperaturbeständigkeit ist der zweite Punkt. Standard-VMQ-Silikon eignet sich für Temperaturen zwischen etwa -40 °C und 120 °C. Muss das Produkt über längere Zeiträume bei 200 °C betrieben werden – wie beispielsweise ein Dichtungsprofil für Backöfen –, sollte auf der Zeichnung ausdrücklich „Hochtemperatursilikon“ oder eine mit pyrogener Kieselsäure verstärkte Qualität angegeben sein. Der Hersteller entscheidet anhand des auf der Zeichnung angegebenen Temperaturbereichs zwischen gefällter und pyrogener Kieselsäure. Wird das falsche Material gewählt, kann es bereits nach drei Monaten verspröden und zerbröseln.
Anforderungen an die Lebensmittelechtheit werden am häufigsten übersehen. Kommt das Produkt mit Lebensmitteln in Berührung – wie etwa ein Silikon-Küchenspatel, eine Backmatte oder ein Dichtungsring für Gläser –, muss auf der Zeichnung ausdrücklich „lebensmittelecht“ sowie der erforderliche Standard (FDA, LFGB oder beides) angegeben sein. Fehlt diese Angabe auf der Zeichnung und Sie fordern erst nach Fertigstellung des Werkzeugs einen FDA-Prüfbericht an, hängt alles davon ab, ob das Rohmaterial bereits über die entsprechende Zertifizierung verfügt. Ist dies nicht der Fall, führt der Wechsel zu einer zertifizierten Mischung und eine erneute Bemusterung zu unnötigem Zeit- und Kostenaufwand.
Kurz gesagt: Geben Sie im Materialfeld der Zeichnung mindestens die Härte, den Temperaturbereich sowie die Anforderung an Lebensmittel- oder Medizinkonformität an. Alles Weitere kann mit dem Hersteller abgestimmt werden – ohne diese drei Kernangaben fehlt dem Werk jedoch jegliche Beurteilungsgrundlage.
2. Keine Metalltoleranzen auf Silikonteile übertragen
Dies ist der Fehler, den technisch geprägte Einkäufer am häufigsten machen: Sie übertragen Toleranzstandards aus der CNC-Metallbearbeitung direkt auf Silikonteile. Sie tragen ±0,05 mm in die Zeichnung ein, und der Formenbauer meldet zurück: „Diese Toleranz können wir so nicht fertigen.“
Im Werkzeug wird Silikon erhitzt, vulkanisiert und anschließend entformt. Nach dem Entformen schrumpft das Material weiter. Die typische Schwindung liegt je nach Mischung und Vernetzungsverfahren zwischen 2% und 4%. Darin ist die zusätzliche Schwindung von 0.2% bis 0.5% durch das Tempern (Nachvulkanisation) noch gar nicht enthalten. Die ISO 3302-1 belegt dies eindeutig: Da die Schwindungsschwankungen erheblich sind, lassen sich die Toleranzklassen M1 und M2 bei Silikon- und Gummiprodukten nur äußerst schwer realisieren. Üblicherweise wird M3 empfohlen.
Was bedeutet M3? Bei Nennmaßen unter 10 mm beträgt die Toleranz ±0,10 mm. Bei 10 bis 20 mm liegt sie bei ±0,15 mm, und bei 50 bis 100 mm bei ±0,35 mm. Wenn Sie ±0,05 mm vorgeben, fordern Sie Präzision nach Toleranzklasse M1. Dies erfordert üblicherweise ein Stahlwerkzeug, Flüssigsilikon-Spritzguss (LSR) und eine lückenlose Kontrolle jeder einzelnen Materialcharge.
Beachten Sie bei der Tolerierung stets eine Grundregel: Trennen Sie funktionskritische Maße von Allgemeinmaßen. Setzen Sie enge Toleranzen gezielt für die Verpressung von Dichtflächen und für Passungsspalte an. Wählen Sie die Toleranzen für rein optische Geometrien so großzügig wie konstruktiv möglich. Wenn jedes Maß als Präzisionsmaß definiert ist, gibt es keine echte Priorisierung mehr. Der Hersteller weiß dann nicht, worauf es wirklich ankommt. Das Ergebnis: Unkritische Bereiche werden mit hohem Aufwand eng toleriert, während die Präzision an der eigentlichen Dichtfläche leidet.
Ein weiteres wichtiges Detail: Wenn es sich bei den Maßen auf Ihrer Zeichnung um Fertigteilmaße handelt, geben Sie in den Hinweisen bitte eindeutig an, ob „Maße inkl. Schwundaufmaß“ gelten oder „der Formenbauer das Schwundaufmaß anwenden muss“. Ohne diesen Hinweis vergrößert der Silikonhersteller die Werkzeugkavität üblicherweise standardmäßig um eine Schwindungsrate von 2% bis 3%. Falls Ihre Maße bereits skaliert wurden, wird das Bauteil doppelt kompensiert.
3. Gerade Wände ohne Entformungsschräge führen zu Rissen beim Entformen
Die Entformungsschräge wird auf Zeichnungen besonders leicht übersehen, da sie weder das optische Erscheinungsbild noch die Funktion des Produkts direkt beeinflusst. Sie entscheidet jedoch darüber, ob das Bauteil überhaupt entformt und gefertigt werden kann.
Silikon ist weich, daher nehmen viele an, dass sich weiche Materialien leicht entformen lassen und keine Entformungsschrägen benötigen. Beim Silikon-Formpressen funktioniert das jedoch nicht so. Der Prozess läuft bei 150 °C bis 200 °C ab. Nachdem das Material in der Form ausgehärtet ist, muss das Produkt noch im heißen Zustand entformt werden. Wenn eine tiefe Kavität vier vertikale 90°-Wände aufweist, gleicht das Entformen dem Herausziehen einer Karotte aus gefrorenem Boden: Die Silikonoberfläche schabt an der Werkzeugwand entlang und hinterlässt Schleifspuren.
Je höher das Bauteil, desto unverzichtbarer ist die Entformungsschräge. Bei flachen Teilen unter 10 mm können 0,5° bis 1° ausreichen. Bei einer Formtiefe von 25 mm sind mindestens 1,5° sicherer, und bei tiefen Kavitäten über 50 mm sollte man bei mindestens 3° ansetzen. Dies hat wenig damit zu tun, ob sich das Endprodukt weich oder fest anfühlt. Ein weicheres Elastomer kann beim Entformen sogar mehr Reibung erzeugen, da die Verformung die Kontaktfläche vergrößert.
Wenn eine Geometrie zwingend keine Entformungsschräge zulässt – beispielsweise, weil eine Fläche als Positionierfläche exakt vertikal bleiben muss –, sollten zumindest die übrigen drei Flächen eine Schräge erhalten. Vermerken Sie dies in den Zeichnungshinweisen für den Werkzeugbau eindeutig: „Die 0°-Fläche dient als Positionierfläche. Entformungsspuren möglich. Bitte Hochglanzpolitur oder eine vergrößerte Auswerferfläche einplanen.“ Werkzeugmacher scheuen keine anspruchsvollen Geometrien – problematisch ist lediglich, nicht zu wissen, an welchen Stellen Herausforderungen entstehen.
4. Wo verläuft die Trennlinie?
Die Trennebene (Trennlinie) ist die Nahtstelle zwischen Ober- und Unterform. Das Silikon-Formpressen erfolgt unter hohem Druck: Das Rohmaterial erwärmt sich, dehnt sich in der Kavität aus und wird in den Spalt zwischen den beiden Formhälften gepresst. Nach dem Aushärten hinterlässt dies einen feinen Grat auf der Produktoberfläche. Diese Trennlinie ist physikalisch unvermeidbar – Sie können lediglich bestimmen, wo sie liegt, nicht aber, dass sie verschwindet.
Die Folgen einer ungünstig platzierten Trennlinie reichen von zusätzlichem Entgrataufwand bis hin zu direktem Ausschuss.
Verläuft die Trennfuge über eine Dichtfläche – wie beispielsweise die Dichtlippe eines O-Rings, die Kontaktfläche eines Dichtprofils oder die Dichtfläche einer wasserdichten Taste –, schaffen Sie einen natürlichen Leckagepfad in der Dichtungsstruktur. Silikongrat weist eine geringere elastische Rückstellung auf als der Grundkörper. Unter Druckspannung altert und versprödet er schneller. Sobald er reißt, entsteht eine undichte Stelle.
Verläuft die Trennlinie über eine Sichtfläche – etwa die Frontseite einer Schutzhülle, den Tastenbereich eines Tastenfelds oder die Logoposition –, wirkt die entgratete Kante nie absolut makellos. Silikongrat ist mit üblicherweise 0,02 bis 0,1 mm sehr dünn. Selbst nach dem Entgraten können spürbare Reste verbleiben, und meist zeichnet sich eine sichtbare Naht auf der Oberfläche ab.
Am besten legen Sie die Trennlinie auf die größte Außenkontur des Produkts. Platzieren Sie sie nach Möglichkeit auf ebenen Flächen und nicht quer über gewölbte Oberflächen. Muss sie über eine gekrümmte Fläche verlaufen, verwenden Sie eine abgestufte oder konturierte Trennung statt eines geraden Schnitts durch die Form. Wenn für einen kritischen Bereich Gratvorgaben gelten – beispielsweise „Grathöhe an der Dichtfläche ≤ 0,05 mm“ –, vermerken Sie dies in den Zeichnungshinweisen. So weiß der Werkzeugbau, dass an dieser Stelle eine präzise Dichtkante erforderlich ist und keine standardmäßige Trennfläche.
Sie müssen die Formtrennebene auf der Bauteilzeichnung nicht vollständig einzeichnen, sollten aber eine genaue Vorstellung davon haben, wo sie voraussichtlich verlaufen wird. Wenn Sie sich unsicher sind, senden Sie die 3D-Datei an den Silikonhersteller und fragen Sie direkt nach, wo die Formteilung geplant ist. Klären Sie dies zuerst, bevor Sie fortfahren.
5. Ist die Oberflächenbeschaffenheit matt, strukturiert oder poliert?
Viele Einkäufer nehmen an, dass Silikonprodukte von Natur aus mit einer sandgestrahlten Oberfläche aus der Form kommen. Das ist jedoch nicht der Fall: Diese Oberflächenstruktur wird durch Strahlen oder Erodieren/Texturieren auf die Formoberfläche aufgebracht. Silikon selbst vernetzt standardmäßig mit einem Seidenglanz und nicht mit einer matten Strahloberfläche. Ob Sandstrahlstruktur, Hochglanzpolitur, Ledernarbung oder Ätzmuster – all diese Texturen entstehen durch die Bearbeitung des Formstahls. Im Gegensatz zu Kunststoffteilen, die nach dem Spritzgießen veredelt werden können, ist dies bei Silikon kaum möglich. Silikon stößt Tinten und Beschichtungen naturgemäß ab, sodass eine nachträgliche Oberflächenbearbeitung wesentlich aufwendiger und teurer ist als das direkte Einbringen der Struktur in das Werkzeug.
Die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit muss eindeutig auf der Zeichnung vermerkt sein. Ohne genaue Angabe wählt der Werkzeugbau standardmäßig meist eine fein sandgestrahlte Struktur, da dies die gängigste Option ist. Doch was als „fein sandgestrahlt“ gilt, variiert von Betrieb zu Betrieb erheblich. Ein Hersteller verwendet möglicherweise das Strahlmittel #220, das relativ grob ist, während ein anderer #400 nutzt, das deutlich feiner ausfällt. Am präzisesten ist die Angabe eines Rauheitsbereichs – beispielsweise „Ra 0,4–0,8 µm, matt gestrahltes Erscheinungsbild“ – oder die Bereitstellung eines Referenzfotos der exakt gewünschten Struktur.
Wenn Sie laserbeschriftete Symbole herstellen – wie sie häufig beiSilikontastaturFernbedienungen – dann haben Sie es nicht nur mit einer einzigen Oberflächenanforderung zu tun, sondern mit zweien. Die eine betrifft die Farbe und Oberflächenbeschaffenheit des Basismaterials. Die andere betrifft die Farbe, die sichtbar wird, nachdem die Lasergravur die Deckschicht abgetragen hat. Wenn das Tastenfeld beispielsweise dunkelgrau mit matter Oberfläche ist und die gravierten Zeichen lichtdurchlässig sein müssen, sollte in der Zeichnung separat angegeben werden: „Basismaterial: Grau (Pantone 425C), matte Oberfläche, Ra ca. 0,4 µm; lasergeätzter Bereich: Dunkelgraue Deckbeschichtung entfernen, um das darunterliegende halbtransparente Natur-Silikon freizulegen.“ Diese beiden Anforderungen bauen aufeinander auf. Werden sie nicht eindeutig spezifiziert, kann eine ungleichmäßige Zeichenfarbe in der Produktion zum Ausschuss der gesamten Charge führen.
6. Welche Maße dürfen nicht verändert werden?
Eine Zeichnung kann Dutzende von Maßen enthalten, aber nicht alle sind gleich wichtig. Wenn Sie nicht kennzeichnen, welche Maße kritisch sind, geht die Fertigung davon aus, dass alle die gleiche Priorität haben – was letztlich bedeutet, dass keines davon gezielt priorisiert wird.
Kritische Maße lassen sich meist in wenige Kategorien unterteilen: die Verpressung an der Dichtfläche, die darüber entscheidet, ob die Dichtung zuverlässig abdichtet; das Passungsspiel an Fügeflächen, das bestimmt, ob sich Bauteile montieren lassen; Betätigungskraft und Hub bei Tastaturen – oft angegeben als „Soll-Betätigungskraft 100 g ±25 g“ –, die für die Haptik maßgeblich sind; sowie die Wandstärke, die beeinflusst, ob sich das Produkt weich und nachgiebig oder fest und formstabil anfühlt.
Kennzeichnen Sie kritische Funktionsmaße separat und weisen Sie ihnen spezifische Toleranzen zu. Vermeiden Sie es, eine starre Allgemeintoleranz auf alle Maße anzuwenden. Beispielsweise bei einemSilikon-Dichtring, kann der Innendurchmesser an der Passfläche beispielsweise ±0,10 mm betragen, der Außendurchmesser an einer Nicht-Passseite ±0,30 mm und die Höhe in Kompressionsrichtung muss möglicherweise mit ±0,05 mm enger toleriert werden. Wenn diese drei Maße separat ausgewiesen werden, erkennt der Werkzeugbau auf einen Blick, welches Maß zuerst abgestimmt werden muss und welches großzügiger bleiben kann.
7. Was fehlt sonst noch in der Zeichnung?
Bei der abschließenden Prüfung geht es nicht um ein bestimmtes Einzelmaß, sondern darum, ob der Zeichnung wichtige ergänzende Angaben fehlen.
Ist die Farbe anhand eines Pantone-Codes definiert? Die bloße Angabe „Schwarz“ reicht nicht aus. Bei Silikon kann „Schwarz“ je nach Menge und Art des Rußzusatzes Anthrazitschwarz, Glanzschwarz oder leitfähiges Schwarz bedeuten. Geben Sie daher den Pantone-Farbcode an oder stellen Sie ein physisches Farbmuster bereit.
Ist die Maßeinheit eindeutig angegeben – mm oder Zoll? Silikonhersteller erhalten von Kunden aus Übersee häufig Zeichnungen mit Zollmaßen, während in der Fertigung metrische Maschinen und Messmittel zum Einsatz kommen. Geben Sie das Einheitensystem daher immer eindeutig im Schriftfeld an. Senden Sie zudem eine STEP-Datei statt reiner 2D-Bilder, damit das Modell direkt in die CAM-Programmierung importiert werden kann.
Haben Sie das voraussichtliche Produktionsvolumen angegeben? Ein Hinweis wie „anfangs 500 Stück zur Mustervalidierung, danach 5.000–10.000 Stück/Monat“ hilft dem Werkzeugbau bei der Entscheidung über die Kavitätenanzahl, die Wahl der Werkzeugstahlsorte und die Notwendigkeit von Formeinsätzen. Derselbe Silikondichtring erfordert für eine Pilotserie von 500 Stück ein völlig anderes Werkzeugkonzept als für eine Großserienfertigung von 100.000 Stück pro Monat. Das Volumen bestimmt die Auslegung der Werkzeugstandzeit. Diese Angabe auf der Zeichnung hilft dem Hersteller, die richtigen Entscheidungen zu treffen.
Checkliste zur Selbstprüfung von Zeichnungen vor dem Drucken oder Versenden
- [ ] Material: Härte (Shore A), Temperaturbereich und eventuelle Anforderungen an Lebensmittelqualität sind vollständig spezifiziert
- [ ] Toleranzen: Kritische Maße sind gesondert gekennzeichnet, und die Toleranzen richten sich nach Silikonnormen (ISO 3302-1 M3), nicht nach der Präzision der Metallbearbeitung
- [ ] Entformungsschräge: Tiefe Kavitäten weisen mindestens 1,5° auf, flache Bereiche mindestens 0,5°, und Flächen ohne Entformungsschräge wurden dem Formenbauer mitgeteilt
- [ ] Trennlinie: Der voraussichtliche Verlauf ist bekannt und kreuzt weder Dichtflächen, den Logobereich noch primäre Sichtflächen
- [ ] Oberflächenbeschaffenheit: Rauheit ist eindeutig spezifiziert oder durch ein Referenzfoto belegt; vage Angaben wie „mittel“ oder „Standard“ wurden vermieden
- [ ] Kritische Maße: Dichtflächen, Passflächen und Betätigungskraft sind separat mit eigenständigen Toleranzen ausgewiesen
- [ ] Begleitende Angaben: Pantone-Farbcode, Maßeinheiten (mm), voraussichtliche Stückzahl und Datei im STEP-Format sind vollständig enthalten
