ecoMold - Mit kleinem Budget zu kleinen Spritzgussbauteilen in Niedriglohnländern

Abstract

Ein Großteil der sehschwachen Personen ist in Niedriglohnländern beheimatet. Daher entwickelt das Unternehmen Tetragon seit Jahren Produkte für diese Menschen. In diesen Produkten werden kleine Bauteile eingesetzt, die bislang mit großem Aufwand produziert werden. Künftig sollen diese Bauteile von einer selbstgebauten Desktop Spritzgussmaschine hergestellt werden.Auf eine systematische Literaturrecherche folgte ein intensives Videostudium, das einige Ideen und Ansätze hervorbrachte, die den Ausgangspunkt einer ausgedehnten Planungsphase bildeten. Im CAD-Programm SolidWorks wurde der erste Entwurf geplant und modelliert. Parallel dazu wurden Zukaufteile ausgewählt, bestellt und in das CAD-Modell eingepflegt. Im Anschluss an den ersten Entwurf wurden die additiv zu fertigenden Bauteile im 3D-Drucker hergestellt und gegebenenfalls nachbearbeitet. Zugekaufte und eigengefertigte Komponenten wurden anschließend zum ersten Modell zusammengesetzt. Dieses wurde in weiterer Folge ausgiebig getestet und adaptiert. Schlussendlich war die Spritzgussmaschine in der Lage, im manuellen Betrieb kleine Bauteile herzustellen. Der Herstellungsprozess ist reproduzierbar. Demgegenüber wiesen die gespritzten Teile einen starken Grat auf. Dieser entstand durch überlaufenden Kunststoff, welcher sich zwischen die Formhälften drückte. Hauptgrund dafür war der zu geringe Formschließdruck, der dem Einspritzdruck nicht standhalten konnte. Einige kleine Anpassungen könnten dieses Problem künftig beheben.Mit dieser selbstgebauten Spritzgussmaschine konnte gezeigt werden, dass Schlüsselkomponenten additiv gefertigt werden können, ohne die Qualität oder Stabilität erheblich zu beeinträchtigen. Zudem war es möglich die Kosten der selbstgebauten Maschine gering zu halten. Denn vergleichbare Produkte aus dem Niedrigpreissegment weisen einen Kaufpreis auf, der mehr als dreimal so hoch ist wie die Gesamtkosten der selbstgebauten Desktop-Spritzgussmaschine. Diese geringen Ausgaben sind unter anderem durch die zahlreichen additiv gefertigten Bauteile zu erklären. Rückblickend hätten die Spritzergebnisse durch mehr Testzeit noch verbessert werden können. Zudem hätte eine veränderte Schwerpunktsetzung zu Beginn einiges an Zeit gespart und die Testmöglichkeiten verbessert und effektiver gestaltet. Dennoch trägt diese Arbeit dazu bei, zukünftig das Leben sehschwacher Menschen in Niedriglohnländern zu erleichtern.

The majority of visually impaired people live in low-income countries. Therefore, the company Tetragon develops affordable products for them. Lots of small parts are involved in those products. A significant amount of work is put into producing these parts. Therefore, a DIY desktop injection-molding machine is built to fabricate the small parts with reduced effort in the future.A systematic literature review was carried out, followed by video analysis which led to several ideas and showed different approaches. These marked the starting point for an extensive planning phase. The first draft was planned and modelled in the CAD software SolidWorks. In this phase parts were identified, purchased and built into the model. After that the additively produced parts were fabricated in an 3D printer and post-processed if needed. Purchased and in-house fabricated components were assembled to create the first prototype. The prototype was extensively tested and adapted. In the end the injection-molding machine was able to produce small parts manually. The fabrication process was repeatable and reproducible. But the produced parts had a burr resulting from molten plastic that was forced between the mold halves. That was the case because the clamping pressure was lower than the injection pressure. This could change in the future if a few adaptations and tweaks are applied.This project showed that key parts of a DIY desktop injection-molding machine could be additively manufactured without compromising quality or stability. Also, the overall costs were held low. Comparable products from the low-cost market are more than three times as expensive as the DIY version. One of the reasons for the large difference is the use of numerous additively manufactured parts. The produced parts could have been improved further if more time had been spent on testing and adapting the machine. Furthermore, a different focus at the start would have allowed more time for later developments. Nevertheless, this study contributes to improving the lives of visually impaired individuals in low-income countries.