Silikonprodukte entwickeln: Von der Handskizze zur 3D-Zeichnung

Wenn Sie eine Produktidee aus Silikon haben – eine Tastaturmatte, einen Dichtungsring oder eine Schutzhülle –, aber jedes Mal, wenn Sie eine Anfrage an eine Fabrik senden möchten, an der CAD-Software scheitern und sie nach fünf Minuten frustriert schließen: Sie sind damit nicht allein.

Dann bleibt die Idee einen Monat, drei Monate oder ein halbes Jahr im Kopf – und am Ende passiert nichts.

Das eigentliche Problem ist nicht, dass Sie nicht zeichnen können. Es liegt vielmehr in der Annahme, dass Fabriken ausschließlich 3D-Zeichnungen akzeptieren. In der Praxis erhalten Hersteller von Silikonprodukten täglich Anfragen mit Handskizzen, Smartphone-Fotos von physischen Mustern oder eingesandten Wettbewerbsprodukten mit dem Wunsch nach einer ähnlichen Ausführung. Eine 3D-CAD-Datei ist zwar hilfreich, aber keineswegs zwingende Voraussetzung.

Dieser Artikel erklärt drei wesentliche Punkte: welche Angaben eine Skizze enthalten muss, damit der Hersteller sie einwandfrei versteht, welche Schritte das Werk nach Erhalt der Skizze durchführt und welche Prüfpunkte Sie im Blick behalten sollten, damit das Endprodukt exakt der ursprünglichen Idee entspricht.

Ihre Skizze muss nicht perfekt aussehen

Das Werk benötigt kein künstlerisches Talent. Erforderlich sind präzise Maßangaben.

Ich habe einmal die Konstruktionsabteilung einer Silikonfabrik in Dongguan besucht. An der Wand hing eine Reihe von DIN-A4-Blättern. Einige zeigten handgezeichnete Querschnitte von Dichtungsringen. Auf anderen waren Tastenfeld-Umrisse mit Filzstift skizziert. Wieder andere waren ausgedruckte Produktfotos mit handschriftlichen roten Notizen wie „Dieser Bereich muss weich sein, ca. Shore A 50“. Kein einziges davon war in SolidWorks gezeichnet worden. Ein Ingenieur zeigte auf ein Blatt und sagte: Der Kunde hat 10 Minuten für diese Skizze gebraucht, wir haben drei Tage für die 3D-Modellierung benötigt – und sobald der Kunde die Freigabe erteilte, startete die Produktion noch am selben Tag.

Die Fertigung wird nicht dadurch schneller, dass die Skizze schöner aussieht. Sie kommt schneller voran, wenn die Skizze alle entscheidenden Informationen enthält.

Was genau muss also vermerkt werden?

Worauf es bei einer Skizze wirklich ankommt

Beginnen Sie mit den Ansichten, die gezeichnet werden müssen: Eine Vorderansicht und eine Draufsicht sind das Minimum. Eine Seitenansicht aus einer vollständigen Dreiseitenansicht ist nicht zwingend erforderlich. Die meisten Silikonteile sind relativ flach, sodass zwei Ansichten ausreichen. Sie können eine perspektivische Skizze beifügen, diese dient jedoch hauptsächlich als Designreferenz. Für die Bemaßung wird sie im Werk nicht herangezogen.

Tragen Sie anschließend die Bemaßung ein. Bemaßen Sie nicht jede Kante, die sich messen lässt, sondern beschränken Sie sich auf drei Bereiche: Passmaße, optische Maße sowie Gesamtlänge und -breite. Passmaße definieren die Schnittstellen, an denen das Silikonteil mit anderen Bauteilen zusammengefügt wird – diese müssen präzise angegeben werden; eine Toleranzanforderung von ±0,1 mm ist hierbei realistisch. Für optische Maße genügt ein Richtbereich – Toleranzen von ±0,3 mm kann das Werk in der Regel eigenständig handhaben.

Nehmen wir beispielsweise an, Sie möchten eine Silikon-Gerätetastatur herstellen, die auf einen Kurzhubtaster auf einer Leiterplatte drückt. Das Maß, das absolut präzise sein muss, sind Durchmesser und Höhe der Kontaktfläche unter der Taste. Weicht dieser Punkt um 0,5 mm ab, löst der Schalter unter Umständen nicht aus. Für die Wölbung der Tastenoberfläche oder die Kantenfase reicht dagegen meist eine allgemeine Haptik-Vorgabe. Diese Details stimmt das Werk direkt mit Ihnen ab.

Zudem benötigen Sie eine kurze Angabe zu Material und Härte. Schreiben Sie nicht einfach nur „weiches Silikon“. „Weich“ kann Shore A 30 oder Shore A 50 bedeuten – der Hersteller weiß dann nicht, was gewünscht ist. Eine Angabe wie „ca. Shore A 60“ reicht völlig aus. Wird das Teil in Hochtemperaturumgebungen eingesetzt – wie etwa eine Silikonunterlage für Backgeräte –, ergänzen Sie „temperaturbeständig bis 200 °C“. Bei Kontakt mit Lebensmitteln genügt der Vermerk „lebensmittelecht“. Sie benötigen keinen exakten Pantone-Farbcode; Beschreibungen wie „Mattschwarz“ oder „Transluzentgrau“ genügen dem Werk für den Farbabgleich.

Sie müssen den Silikonschwund nicht selbst berechnen. Geben Sie dem Hersteller einfach an, dass es sich um Fertigteilmaße handelt. Wenn das Werk das 3D-Modell für den Formenbau erstellt, skaliert es das Werkzeug entsprechend um 2% bis 3%. Notieren Sie auf Ihrer Skizze die Maße daher einfach als Fertigprodukt-Abmessungen.

Ein entscheidender Aspekt, der oft übersehen wird, ist die Haptik. Zwei Silikonteile können beide eine Härte von Shore A 70 aufweisen – wenn eines jedoch 1 mm und das andere 3 mm stark ist, fühlen sie sich völlig unterschiedlich an. Eine kurze Notiz neben der Skizze wie „benötigt beim Drücken ein klares taktiles Feedback“ oder „sollte sich sehr weich und flexibel anfühlen“ vermittelt dem Konstrukteur Ihre Absicht oft besser als Maße mit zwei Nachkommastellen.

Was geschieht zwischen dem Eingang der Skizze im Werk und dem Versand der 3D-Zeichnung?

Genau hier liegt bei den meisten ein toter Winkel: Sie reichen eine Skizze ein und erhalten wenige Tage später eine 3D-Zeichnung zur Freigabe. Doch was passiert eigentlich in diesen Tagen dazwischen?

Der Ablauf umfasst im Wesentlichen vier Schritte.

Erstens: Machbarkeitsprüfung.Der Ingenieur prüft Ihre Skizze und geht dabei mehrere Kernfragen durch: Lässt sich das Teil entformen? Ist die Wandstärke gleichmäßig? Gibt es Hinterschneidungen? Ist der gewählte Härtegrad passend? Wenn Sie beispielsweise eine Silikonhülle entworfen haben, deren Wandstärke sprunghaft von 0,5 mm auf 3 mm ansteigt, wird der Ingenieur Sie direkt darauf hinweisen, dass es hier zu Füllproblemen sowie Blasen- oder Einfallstellen kommen kann. Die Empfehlung lautet meist, einen abgerundeten Übergang einzuplanen. Das ist die DFM-Prüfung (Design for Manufacturing). Ein gutesHersteller von Silikonproduktenstellt in dieser Phase eine 3D-Zeichnung mit gekennzeichneten Änderungsempfehlungen bereit. Das ist der Vorteil der Zusammenarbeit mit einemSilikonprodukt-Herstellerder echte Unterstützung bei der Produktentwicklung bietet. Ein schlechter Hersteller sagt nichts und fertigt strikt nach Skizze. Treten später Probleme auf, schiebt er die Verantwortung auf Sie.

Zweitens: 3D-Modellierung.Die Skizze wird anschließend in SolidWorks oder Creo in ein 3D-Modell überführt. Dies ist ein rein technischer Vorgang, bei dem Sie nicht eingreifen müssen. Entscheidend ist: Liegt eine klare Skizze vor, benötigt ein erfahrener Konstrukteur für ein Silikonteil mittlerer Komplexität üblicherweise nur einen halben bis einen Tag.Kundenspezifisches Silikon-FormwerkzeugDie Konstruktion eines Mehrkavitäten-Werkzeugs oder eines Spritzgusswerkzeugs mit Kaltkanal nimmt mehr Zeit in Anspruch, dies gehört jedoch zur Phase der Werkzeugkonstruktion. In der Phase des 3D-Produktdesigns modelliert das Werk das eigentliche Bauteil.

Drittens: Schwindungskompensation.Silikon schrumpft nach dem Entformen. Festsilikon weist typischerweise eine Schrumpfrate von etwa 2% bis 3% auf. Bei der Erstellung des 3D-Werkzeugmodells skaliert das Werk das Produkt entsprechend. Diesen Schritt müssen Sie nicht selbst steuern, aber Sie können eine einfache Frage stellen: „Welchen Schrumpfungsfaktor haben Sie berücksichtigt?“ Wenn das Werk sofort mit „2.2%“ antwortet, zeigt das, dass tatsächlich saubere Konstruktionsarbeit geleistet wird, anstatt Sie nur abzuwimmeln.

Viertens: Ihre Freigabe.Sie erhalten ein 3D-PDF oder ein Rendering und gegebenenfalls eine DFM-Feedbackliste – beispielsweise mit Hinweisen wie „Wandstärke hier von 1,2 auf 1,5 mm erhöhen“ oder „hier eine 2-Grad-Entformungsschräge hinzufügen“. Dies ist Ihr wichtigster Handlungsschritt:prüfen Sie diese sorgfältig und antworten Sie gewissenhaft.Werfen Sie nicht nur einen flüchtigen Blick darauf, denken, dass es schon passen wird, und antworten mit „OK“. Die Freigabe des 3D-Modells ist Ihre entscheidende Gelegenheit, alle Details verbindlich mit dem Werk abzustimmen. Danach folgt direkt der Werkzeugbau.

Übrigens: Genau so geht auch YueHouDZ vorSilikonproduktdesignBeratung. Sie können uns eine Skizze oder ein Foto senden. Unser Ingenieurteam führt zunächst eine DFM-Prüfung durch und erstellt anschließend eine 3D-Zeichnung zu Ihrer Freigabe. In dieser Phase fallen keine Kosten für die Designberatung an. Angebotserstellung und Werkzeugbau beginnen erst nach Ihrer Bestätigung des 3D-Modells. Das reduziert Ihr Entscheidungsrisiko. Sie müssen keine Werkzeugkosten im Voraus zahlen. Sie gehen erst den nächsten Schritt, nachdem Sie das 3D-Design geprüft und bestätigt haben, dass das Produkt so gefertigt werden kann.

Achten Sie bei Werkzeugbau und Bemusterung auf diese drei Kontrollpunkte

Nach der Freigabe des 3D-Modells geht das Projekt in den Werkzeugbau und die Bemusterung über. Die Werkzeugfertigung dauert in der Regel etwa 3 bis 7 Arbeitstage. In dieser Phase scheint es oft, als würde man nur auf Updates warten – doch es gibt drei Dinge, die Sie selbst steuern müssen. Werden diese versäumt, entspricht das Endprodukt womöglich nicht Ihren Vorgaben.

Kontrollpunkt 1: Freigabe der Werkzeugkonstruktion.Das Werk wird mehrere Punkte mit Ihnen abstimmen: welcher Stahl verwendet wird, wie viele Kavitäten das Werkzeug haben soll und wo die Trennlinie verläuft.

Hier gilt ein einfaches Prinzip zur Kosteneinsparung: Bestimmen Sie zuerst Ihr voraussichtliches Volumen. Ein Projekt mit 500 Stück pro Jahr sollte weder dieselbe Kavitätenanzahl noch dieselbe Werkzeugplanung erfordern wie eines mit 50.000 Stück pro Jahr. Beauftragen Sie den Hersteller nicht sofort damit, „für das maximale Zukunftsvolumen vorzubauen“. Sie tragen die Werkzeugkosten im Voraus – und wenn die Form überdimensioniert ist, nutzen Sie diese Kapazität unter Umständen nie.

Auch für Kleinserien gibt es einen praxisbewährten Ansatz zur Kostenreduzierung: Liegt der erwartete Jahresbedarf bei lediglich 1.000 bis 2.000 Stück, lassen sich die Werkzeugkosten mit einer 1- oder 2-Kavitäten-Form und Abmessungen von unter 300 × 300 mm meist im Bereich von ca. $450 bis $2,200 halten. Dasselbe Produkt erfordert als 8-Kavitäten-Werkzeug für Großserien mit einer Formgröße von 800 × 600 mm ein Budget ab etwa $2,963. Sparen Sie dabei nicht an der Stahlqualität – P20 ist die Mindestanforderung. Reduzieren Sie stattdessen die Werkzeugabmessungen und die Kavitätenanzahl.

Kontrollpunkt 2: T0-Erstbemusterung.Nach Fertigstellung des Werkzeugs liefert der erste Probelauf das T0-Muster. Konzentrieren Sie sich hierbei auf drei Kernfragen: Entspricht die Haptik den Vorgaben, gibt es offensichtliche optische Mängel und stimmen die Einbaumaße mit den Gegenstücken überein? Beim T0-Muster wird in der Regel keine Perfektion erwartet. Gratbildung, Farbabweichungen oder minimale Oberflächenfehler sind normal. Sie erfassen die Punkte, und das Werk passt die Form an.

Kontrollpunkt 3: T1-Korrekturmuster.Die in der T0-Phase festgestellten Probleme werden in T1 behoben. Wenn das T1-Muster Ihren Erwartungen entspricht, erfolgt die Freigabe des Golden Samples. Dieses genehmigte Muster wird zum einzigen verbindlichen Referenzstandard für den gesamten Serienfertigungszyklus. Ganz gleich, wie viele Produktionschargen später gefertigt werden: Dieses eine Muster ist der Maßstab.

Ein weiterer wichtiger Hinweis: Zwischen der Musterfreigabe und der Serienproduktion vergeht immer etwas Zeit. Silikonmaterialien können von Charge zu Charge minimale Schrumpfungsunterschiede aufweisen. Unterschiedliche Farben können sogar Abweichungen von bis zu 0,3 mm verursachen. Sobald der erste Karton aus der Serienfertigung bereitsteht, sollten Sie ihn direkt mit dem freigegebenen Referenzmuster abgleichen. Wenn Sie Unterschiede feststellen, kontaktieren Sie das Werk umgehend. In der frühen Phase der Serienproduktion lassen sich noch Anpassungen vornehmen.

Nach erfolgreicher Bemusterung: So verhindern Sie Abweichungen in der Serienfertigung

Ein Muster muss nur ein einziges Mal perfekt gelingen. Serienfertigung bedeutet, dasselbe Teil wieder und wieder in identischer Qualität herzustellen. Die Steuerungs- und Prüflogik dahinter ist eine völlig andere.

Beachten Sie vorab diese drei Punkte:

Freigegebenes Muster gegenzeichnen und versiegeln.Nach der Musterfreigabe sollten sowohl Sie als auch das Werk jeweils ein unterzeichnetes Referenzmuster (Golden Sample) einbehalten. Das ist keine bloße Formalität. Für jede spätere Charge ist der einzig gültige Abnahmestandard der direkte Abgleich mit diesem freigegebenen Muster. Ohne ein Golden Sample sagen Sie vielleicht: „Diese Charge ist dicker als das Muster“, worauf das Werk erwidert: „Nein, so soll das sein.“ Ohne Muster fehlt beiden Seiten eine verbindliche Referenz.

Kritische Maße verbindlich im Vertrag festhalten.Nicht jedes Maß erfordert eine Cpk-Prozessfähigkeitsuntersuchung. Wählen Sie zwei bis drei funktionskritische Passmaße aus – Maße, deren Abweichung zum Ausschuss des gesamten Bauteils führen würde – und definieren Sie deren Toleranzbereich sowie die Cpk-Anforderung vertraglich. Ein gängiger Standard ist Cpk ≥ 1,33. Optische Maße lassen sich über AQL-Stichprobenprüfungen überwachen und erfordern keine 100% Messung.

Prüfen Sie die erste Produktionscharge persönlich vor Ort.Wenn Sie sich in China befinden, besuchen Sie das Werk während des ersten Serienanlaufs. Wenn Sie im Ausland sind, beauftragen Sie einen Qualitätsprüfer oder bitten Sie das Werk, Ihnen den ersten Karton aus der Serienfertigung zur Freigabe zuzusenden.

Für die Serienfertigung wird dasselbe Werkzeug wie bei der Bemusterung verwendet. Sobald die Prozessparameter stabil sind, lässt sich die Maßhaltigkeit meist gut steuern. Dennoch kann niemand die erste Charge ohne finale Verifizierung garantieren. Sie oder ein von Ihnen Beauftragter müssen diese vor der Auslieferung begutachten.

Wurde aus einer einfachen Skizze wirklich schon einmal ein verkaufsfertiges Produkt?

Ja. Weitaus häufiger, als man denkt.

Mehr als einer unserer Kunden begann mit nichts weiter als einem DIN-A4-Blatt – einer Bleistiftskizze einer Tastatur mit Notizen wie „diesen Bereich etwas stärker erhaben gestalten“ und „ca. 5 cm lang“. Ausgehend von dieser Handzeichnung erstellte unser Team das 3D-Modell, der Kunde gab es frei, das Werkzeug wurde gefertigt – und diese Tastaturmatte wird nun bereits im dritten Jahr in Serie geliefert.

Fehlende Designer oder 3D-Software-Kenntnisse sollten niemals der Grund sein, warum ein Projekt nicht zustande kommt. Die einzige echte Hürde ist die Bereitschaft, sich 10 Minuten Zeit zu nehmen, um die eigene Idee zu Papier zu bringen. Übergeben Sie diese anschließend einfach an einen Hersteller, der Ihr Projekt partnerschaftlich von der ersten Skizze bis zum fertigen Serienprodukt begleitet.Kontaktieren Sie uns.