Design for Manufacturing / Hoeken en radii
DfM-verdieping
Hoeken en radii: waar kunststof echt breekt
Elke geometrische verstoring buigt de spanningslijnen om en stuwt ze lokaal op. Een gat, een scherpe binnenhoek, een plotselinge diktesprong: allemaal vangen we ze in de spanningsconcentratiefactor Kt, waarbij de piekspanning gelijk is aan Kt maal de nominale spanning. Kt is een puur geometrische factor; een scherpe binnenhoek zonder afronding gaat in theorie naar oneindig, en in de praktijk betekent dat: daar begint de scheur.
Kunststof is bovendien extra kerfgevoelig. Metalen met veel taaiheid herverdelen een spanningspiek door lokaal te vloeien; kunststof doet dat veel slechter. Amorfe kunststoffen (PS, SAN, PC in dikke secties) zijn het meest kerfgevoelig, deelkristallijne materialen (PP, PE, PA, POM) verdragen kerven beter maar verliezen die tolerantie bij lage temperatuur, en glasgevulde materialen zijn stijf maar bros door hun lage rek bij breuk.
Afrondingsstraal versus wanddikte
| Verhouding r/t | Effect (indicatief) |
|---|---|
| < 0,1 | Zeer hoge piek, Kt > 3: scheurinitiatie vrijwel gegarandeerd bij wisselende of stootbelasting |
| 0,25 | Kt rond 2: nog steeds fors, alleen acceptabel op onbelaste plekken |
| 0,5 | Kt rond 1,5: het praktische minimum voor belaste hoeken |
| 1,0 en hoger | Kt nadert 1,2 tot 1,3: verdere vergroting levert weinig extra op |
Binnenradius minimaal 0,5× de wanddikte, bij belaste overgangen liever 0,5 tot 1,0×. Buitenradius = binnenradius plus wanddikte, zodat de wanddikte in de hoek constant blijft. Een te grote straal geeft juist een materiaalophoping met inval en holtes: de constante wanddikte door de bocht is het criterium.
De praktijkvalkuil: scherper dan getekend
Een les die in geen handboek staat: een niet gespecificeerde radius wordt in de matrijs een scherpe hoek. Een scherpe binnenhoek in het product is een scherpe buitenhoek op de matrijskern, en dat is voor de matrijzenmaker de makkelijkste en goedkoopste uitvoering. Staat er geen expliciete radius op de tekening, dan komt het product vrijwel altijd scherper uit de matrijs dan de constructeur bedoelde. Het functioneert in de eerste tests en faalt maanden later in het veld, precies op die hoek.
Daarom bematen we bij QDP elke functionele radius expliciet op de tekening en bespreken we die in de DfM-review met de matrijzenmaker. "Radius overal 0,5 mm tenzij anders aangegeven" in het tekeninghoofd is het vangnet, niet de oplossing.
Bekijk de volledige DfM-pillar of ga naar wanddikte.
Wat betekent dit voor jouw ontwerp?
Bereken in 2 minuten je matrijs- en stuksprijs, of vraag onze engineers om een DfM-check.