{"id":22357,"date":"2024-07-31T08:24:10","date_gmt":"2024-07-31T00:24:10","guid":{"rendered":"https:\/\/firstmold.com\/?post_type=case-study&#038;p=22357"},"modified":"2026-01-27T17:51:51","modified_gmt":"2026-01-27T09:51:51","slug":"vr-components-manufacturing","status":"publish","type":"case-study","link":"https:\/\/firstmold.com\/de\/case-study\/vr-components-manufacturing\/","title":{"rendered":"VR-Fertigung durch Spritzgie\u00dfen"},"content":{"rendered":"<p>Das erste VR-Headset von Ivan Sutherland, genannt \u201cSword of Damocles\u201d, wog etwa 4,5 kg. Es war schwer und unbequem, wenn man es \u00fcber l\u00e4ngere Zeit tragen wollte. Deshalb wurde es mit einem mechanischen Arm von der Decke gest\u00fctzt. Neuere VR-Herstellungstechniken haben das Gewicht verdoppelt, um die Ger\u00e4te f\u00fcr langes Tragen bequemer zu machen.<\/p>\n\n\n\n<p>Das durchschnittliche Gewicht neuerer VR-Headsets liegt zwischen 1,1 und 1,5 Pfund (ca. 500 bis 800 Gramm), ohne Gurt und Batteriepack. Das Meta Quest 3, das 2023 auf den Markt kam, wog beispielsweise etwa 515 Gramm (1,14 lbs.). Der Pico 4, der im selben Jahr auf den Markt kam, wog rund 1,3 Pfund (586 Gramm).<\/p>\n\n\n\n<p>Der Schwerpunkt der Unternehmen, die VR-Komponenten herstellen, verlagert sich auf leichte, ergonomische und hochpr\u00e4zise\/hochaufl\u00f6sende Ger\u00e4te. Der Trend verwandelt sperrige Headsets in schlanke, den ganzen Tag tragbare Ger\u00e4te.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-plastic-parts-at-core-of-lightweight-vr-manufacturing\">Kunststoffteile als Kernst\u00fcck der VR-Leichtbauweise<\/h2>\n\n\n\n<p>Die Entwicklung von Kunststoffteilen in der VR-Fertigung ist eine wichtige Strategie der Hersteller, um Leichtbau zu erreichen. Dies ist besonders wichtig, weil Kunststoff etwa 50-70% der VR-Komponenten ausmacht. Das \u00e4u\u00dfere Geh\u00e4use, die Kopfb\u00fcgel und die innere Struktur bestehen haupts\u00e4chlich aus haltbaren Kunststoffen. Zu den sich entwickelnden Fertigungsstrategien f\u00fcr VR-Komponenten geh\u00f6ren:&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong><em>Verwendung fortschrittlicher Materialien:<\/em><\/strong> VR-Hersteller ersetzen herk\u00f6mmliche Kunststoffe durch fortschrittliche technische Alternativen wie Kohlefaser, um das Gewicht zu reduzieren, ohne die strukturelle Integrit\u00e4t zu beeintr\u00e4chtigen.<\/li>\n\n\n\n<li><strong><em>Gewichtsverteilung:<\/em><\/strong> Bei vielen der Entw\u00fcrfe aus dem Jahr 2025 wurde ein haloartiges Gurtsystem verwendet, um den Schwerpunkt n\u00e4her an den Kopf des Benutzers zu verlagern.<\/li>\n\n\n\n<li><strong><em>High-Density-Interconnect (HDI)-Leiterplatten:<\/em><\/strong> Die HDI-Technologie wird eingesetzt, um die Komponenten mit Hilfe von Microvias und feineren Leiterbahnbreiten enger zu packen.<\/li>\n\n\n\n<li><strong><em>Pr\u00e4zise Fertigungstechniken:<\/em><\/strong> Durch den Einsatz des Pr\u00e4zisions-VR-Spritzgusses f\u00fcr die Kunststoffteile und anderer fortschrittlicher Technologien, z. B. das Hochtemperaturspritzgie\u00dfen von Glas f\u00fcr Linsen, k\u00f6nnen die Hersteller die hohen Pr\u00e4zisionsanforderungen erf\u00fcllen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Die Notwendigkeit, die k\u00f6rperlichen Beschwerden der Benutzer (Nackenverspannungen und Kopfschmerzen) zu lindern und die Entwicklung von VR-Headsets, die wirklich kabellos sind, sind einige der Triebkr\u00e4fte f\u00fcr die laufenden Innovationen in der Branche.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-structural-and-functional-components-of-vr-headsets\">Strukturelle und funktionelle Komponenten von VR-Headsets<\/h2>\n\n\n\n<p>Ein VR-Headset ist ein komplexes Ger\u00e4t. Der vordere Teil, auch Visor genannt, ist der kritischste Bereich. Hier befinden sich das Objektiv, die Sensoren und das \u201cGehirn\u201d des Ger\u00e4ts. Die harte \u00e4u\u00dfere Kunststoffschale sch\u00fctzt die Elektronik im Inneren und sorgt gleichzeitig f\u00fcr Stabilit\u00e4t und Komfort f\u00fcr den Tr\u00e4ger.<\/p>\n\n\n\n<p>Das VR-Headset kann in drei Teile unterteilt werden, n\u00e4mlich in die \u00e4u\u00dferen strukturellen Teile, die funktionellen Komponenten und die optischen Teile.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table class=\"has-fixed-layout\"><tbody><tr><th>VR-Au\u00dfenstrukturen<\/th><th>VR-Funktionsbausteine<\/th><th>Optik-bezogene Teile<\/th><\/tr><tr><td>Vordere Abdeckung oder Frontplatte<\/td><td>Verfolgungskameras<\/td><td>Linsen (Fresnel- und Pfannkuchenlinsen)<\/td><\/tr><tr><td>Gesichtsschnittstelle (einschlie\u00dflich Schaumstoff oder Schnittstellendichtung)<\/td><td>RGB-Durchgangskameras<\/td><td>Anzeigetafeln<\/td><\/tr><tr><td>Kopfband-System<\/td><td>Tiefensensor<\/td><td>Mechanismus zur Einstellung des Augenabstandes<\/td><\/tr><tr><td>Kabelmanagement<\/td><td>Ma\u00dfeinheit f\u00fcr die Tr\u00e4gheit<\/td><td>Einstellung des Augenabstands<\/td><\/tr><tr><td>Bel\u00fcftungs\u00f6ffnungen<\/td><td>System-on-a-Chip<\/td><td>&nbsp;<\/td><\/tr><tr><td>&nbsp;<\/td><td>Mikrofone und Lautsprecher<\/td><td>&nbsp;<\/td><\/tr><tr><td>&nbsp;<\/td><td>Physische Tasten<\/td><td>&nbsp;<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-material-options-for-vr-manufacturing-components\">Materialoptionen f\u00fcr VR-Fertigungskomponenten<\/h2>\n\n\n\n<p>Bei den in der VR-Fertigung verwendeten Materialien liegt der Schwerpunkt auf einem ausgewogenen Verh\u00e4ltnis zwischen Gewicht, Benutzerkomfort und Leistung. Weitere Faktoren, die VR-Hersteller bei der Materialauswahl ber\u00fccksichtigen, sind Haltbarkeit und W\u00e4rmemanagement. So wird zum Beispiel das Geh\u00e4use oder die \u00e4u\u00dfere H\u00fclle mit hoher Pr\u00e4zision aus Hochleistungskunststoff hergestellt, um ein Gleichgewicht zwischen geringem Gewicht und Haltbarkeit zu erreichen. Die hohe Pr\u00e4zision hilft dabei, die Optik auszurichten.<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong><em>VR-Geh\u00e4use:<\/em><\/strong> Kunststoffe wie Polycarbonate (PC) und Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder PC+ABS-Gemische werden f\u00fcr das Geh\u00e4use verwendet, weil sie ein ausgewogenes Verh\u00e4ltnis zwischen Steifigkeit und geringem Gewicht bieten. Um das Gewicht weiter zu reduzieren, verwenden die Hersteller von VR-Spritzgussformen oft d\u00fcnne W\u00e4nde und gerippte Designs mit Gittern.<\/li>\n\n\n\n<li><strong><em>Optische Komponente:<\/em><\/strong> F\u00fcr Linsen werden spezielle transparente Materialien mit hervorragender Kratzfestigkeit verwendet. Ein gutes Beispiel f\u00fcr ein Material, das f\u00fcr die Herstellung einer VR-Linse verwendet wird, ist zyklisches Olefin-Copolymer (COC) mit einer Lichtdurchl\u00e4ssigkeit \u2265 92%.<\/li>\n\n\n\n<li><strong><em>Komfort beim Tragen:<\/em><\/strong> Thermoplastisches Elastomer (TPE), ein flexibles und weiches Material, wird f\u00fcr rutschhemmende Komponenten verwendet und erh\u00f6ht so den Tragekomfort, insbesondere bei langen Sitzungen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table class=\"has-fixed-layout\"><tbody><tr><th>VR-Fertigungskomponenten<\/th><th>G\u00e4ngige Materialien f\u00fcr die Herstellung von VR-Komponenten<\/th><th>Kriterien f\u00fcr die Materialauswahl<\/th><\/tr><tr><td>Interner Rahmen<\/td><td>Magnesium, Aluminium, kohlenstofffaserverst\u00e4rktes Polymer<\/td><td>Spezifische Steifigkeit, geringe Dichte.<\/td><\/tr><tr><td>\u00c4u\u00dfere Schale<\/td><td>PC, PC+ABS<\/td><td>Hohe Schlagfestigkeit, geringes Gewicht, gl\u00e4nzende Oberfl\u00e4che.<\/td><\/tr><tr><td>Gesichtspolster<\/td><td>TPE, offenzelliger Schaumstoff<\/td><td>Komfort, Atmungsaktivit\u00e4t, geringes Gewicht.<\/td><\/tr><tr><td>K\u00fchlk\u00f6rper<\/td><td>Aluminium, Kupfer, Graphit<\/td><td>Hohe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit.<\/td><\/tr><tr><td>Objektiv<\/td><td>COC, Polymethylmethacrylat (PMMA)<\/td><td>Klarheit, Kratzfestigkeit, Lichtdurchl\u00e4ssigkeit, Pr\u00e4zision.<\/td><\/tr><tr><td>Riemen<\/td><td>Polymer-Getriebe, Polyester<\/td><td>Zugfestigkeit, geringes Gewicht.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-key-technologies-in-vr-injection-mold-design\">Schl\u00fcsseltechnologien f\u00fcr die Konstruktion von VR-Spritzgussformen<\/h2>\n\n\n\n<p>Der Prozess der Entwicklung einer Form f\u00fcr die Produktion von VR-Headsets erfordert hochpr\u00e4zise, spezialisierte Technologien. Der Schwerpunkt der Schl\u00fcsseltechnologien liegt auf der Herstellung von leichten Komponenten mit komplexen Geometrien und hervorragenden Oberfl\u00e4cheng\u00fcten.<\/p>\n\n\n\n<p>Der Prozess der Erstellung von Formen f\u00fcr den VR-Spritzguss beginnt oft mit dem Einsatz von fortschrittlicher CAD-, CAM- oder CAE-Software wie SolidWorks oder ProE in Kombination mit der Moldflow-Analyse, um eine fertigungsgerechte Konstruktion (DFM) sicherzustellen. Fortschrittliche Software ist f\u00fcr die Optimierung von Wandst\u00e4rke und K\u00fchlung von entscheidender Bedeutung. Drei Schl\u00fcsselaspekte der VR-Spritzgussformkonstruktion sind:<\/p>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\">\n<li><strong><em>Pr\u00e4zise Kontrolle:<\/em><\/strong> Die Hochgeschwindigkeits- und Hochpr\u00e4zisions-CNC-Bearbeitung wird eingesetzt, um eine extreme Ma\u00dfgenauigkeit der Formen zu gew\u00e4hrleisten. Eine gro\u00dfe Herausforderung beim Spritzgie\u00dfen von VR-Geh\u00e4usen ist das Erreichen einer hochgl\u00e4nzenden, fehlerfreien Oberfl\u00e4che. Dies kann durch die Optimierung von Spritzgie\u00dfparametern wie Geschwindigkeit, Druck und Temperatur erreicht werden. H\u00e4ufige Defekte wie Verzug und Schrumpfung bei komplexen Formen k\u00f6nnen durch die Optimierung des K\u00fchlsystems reduziert werden.<\/li>\n\n\n\n<li><strong><em>Strukturelle Optimierung:<\/em><\/strong> Gew\u00f6lbte Geh\u00e4use und komplexe Schnallen stellen herk\u00f6mmliche zweiteilige Formen oft vor zahlreiche Herausforderungen. Zu den \u00fcblichen Herausforderungen beim Formen von gebogenen VR-Geh\u00e4usen geh\u00f6ren unvollst\u00e4ndige Detailformung und Schwierigkeiten beim Entformen. Eine Mehrschieber- und Einlegekonstruktion wurde entwickelt, um diese Probleme zu l\u00f6sen. Sie kann zur Herstellung von Teilen mit komplizierten, multidirektionalen Hinterschneidungen und komplexen Formen verwendet werden.<\/li>\n\n\n\n<li><strong><em>Oberfl\u00e4chenbehandlung:<\/em><\/strong> Flie\u00dfspuren und Binden\u00e4hte sind kosmetische Sch\u00f6nheitsfehler, die durch ungleichm\u00e4\u00dfiges Flie\u00dfen der Kunststoffschmelze entstehen k\u00f6nnen. Durch die Verringerung der Mikrorauheit der Formoberfl\u00e4che oder durch Hochglanzpolieren wird der Reibungswiderstand zwischen dem geschmolzenen Kunststoff und dem Formhohlraum erheblich reduziert. Erste Bearbeitungsspuren werden mit \u00d6lsteinen der K\u00f6rnung 180 bis 600 entfernt. Das Gl\u00e4tten erfolgt mit Nassschleifpapier der K\u00f6rnung 400 bis 1600. Die Endpolitur erfolgt mit Diamantpaste (0,25\u00b5m oder 0,5\u00b5m).<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-client-requirements\">Anforderungen des Kunden<\/h2>\n\n\n\n<p>Ein Kunde, der auf die Herstellung von VR-Wearable-Ger\u00e4ten spezialisiert ist, ben\u00f6tigte eine ma\u00dfgeschneiderte Frontabdeckung f\u00fcr ein VR-Headset. Der bisherige Lieferant war nicht in der Lage, das Problem des Verzugs zu l\u00f6sen, das sich aus den extrem d\u00fcnnen W\u00e4nden des Teils ergab. Hinzu kam das Problem der mangelhaften Montagepr\u00e4zision.<\/p>\n\n\n\n<p>Der Kunde war auf der Suche nach einem VR-Spritzgie\u00dfer, der diese Herausforderungen meistern konnte. Nach einem umfassenden Rundgang durch das Werk des Unternehmens und der Durchsicht von Alben fr\u00fcherer Projekte war der Kunde von der F\u00e4higkeit von First Mold \u00fcberzeugt, die Probleme zu l\u00f6sen. Zu den detaillierten Anforderungen des Kunden geh\u00f6rten:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Wandst\u00e4rke des Teils 1,0 mm,<\/li>\n\n\n\n<li>Gewicht \u226425g,<\/li>\n\n\n\n<li>Keine Flie\u00dfspuren auf der Oberfl\u00e4che,<\/li>\n\n\n\n<li>Montagetoleranz \u00b10,03 mm,<\/li>\n\n\n\n<li>Ausbringungsrate der Massenproduktion \u226598%<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-challenges\">Herausforderungen<\/h2>\n\n\n\n<p>Um ein Gewicht von \u226425 g zu erreichen, musste mehr als nur das Material ausgetauscht werden. Zun\u00e4chst mussten die Mold-Ingenieure das Design in Zusammenarbeit mit dem Kunden \u00fcberdenken. Mittels Finite-Elemente-Analyse (FEA) mussten unkritische Bereiche identifiziert werden. Anstelle von Vollmaterial wurden Rippen zur Erh\u00f6hung der Steifigkeit hinzugef\u00fcgt.<\/p>\n\n\n\n<p>Um das Gewicht des VR-Headsets weiter zu senken, wurde eine Schnappverbindung den Schrauben vorgezogen. Dies erforderte jedoch eine enge Toleranz, um sicherzustellen, dass die Teile bei der Montage fest einrasten.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-solution\">L\u00f6sung<\/h2>\n\n\n\n<p>First Mold w\u00e4hlte f\u00fcr die Konstruktion der VR-Spritzgie\u00dfform die gasunterst\u00fctzte Spritzgie\u00dfstruktur (GAIM). Dieses Verfahren bietet erhebliche Vorteile gegen\u00fcber dem herk\u00f6mmlichen Spritzgie\u00dfen, da es unter Druck stehendes Stickstoffgas zur Herstellung von Hohlk\u00f6rpern verwendet. GAIM reduzierte den Harzverbrauch um mehr als 20%. Es erm\u00f6glichte auch die Optimierung der Materialverteilung und verbesserte die gesamte Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n<p>Beim gasunterst\u00fctzten Spritzgie\u00dfen entstehen Hohlprofile mit Differenzk\u00fchlung. Das hei\u00dft, Hohlk\u00f6rper k\u00fchlen schneller ab als Vollk\u00f6rper. Daher war es notwendig, pr\u00e4zise K\u00fchlkan\u00e4le einzuf\u00fchren. Die Optimierung der K\u00fchlkan\u00e4le war wichtig, um eine ungleichm\u00e4\u00dfige Abk\u00fchlung zu vermeiden, die zu Verzug f\u00fchren kann. Ein optimierter K\u00fchlkanal war auch wichtig, um die Produktionsgeschwindigkeit zu maximieren.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Abtrennung wurde f\u00fcr nicht sichtbare Bereiche optimiert. Diese Designentscheidung wurde w\u00e4hrend der CAD-Phase getroffen, um sicherzustellen, dass die Nahtlinien verborgen bleiben. Durch das Verbergen der Trennlinien konnte First Mold die \u00e4sthetische Makellosigkeit von 100% auf der Geh\u00e4useoberfl\u00e4che des VR-Headsets beibehalten.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-process-adjustment\">Prozessanpassung<\/h3>\n\n\n\n<p>Als Material f\u00fcr die Herstellung der VR-Kunststoffteile wurde ein glasfaserverst\u00e4rktes PC+ABS-Gemisch gew\u00e4hlt. Die Kombination dieses Materials mit dem stickstoffunterst\u00fctzten Spritzgie\u00dfen verhindert die Zersetzung des Materials. Dies liegt daran, dass Stickstoff als inertes Gas wirkt, das den Sauerstoff im Zylinder und in der Form verdr\u00e4ngt.<\/p>\n\n\n\n<p>Durch die Verdr\u00e4ngung von Sauerstoff wird der Abbau des Polymers bei hohen Temperaturen verhindert. Diese Technik verhindert auch Verf\u00e4rbungen und erh\u00e4lt die mechanische Festigkeit des Kunststoffs.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-quality-control-system\">System der Qualit\u00e4tskontrolle<\/h3>\n\n\n\n<p>First Mold setzte eine Echtzeit\u00fcberwachung mit Drucksensoren im Werkzeug ein. Die Sensoren messen den Werkzeuginnendruck (bis zu 2.000 bar) und die Temperatur. Sie lieferten sofortige Daten \u00fcber die Formf\u00fcllung, das Packen und das Einfrieren des Anschnitts und erm\u00f6glichten so die sofortige Erkennung von Fehlern. Dies half, den Ausschuss zu reduzieren.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Ingenieure von First Mold f\u00fchrten eine gr\u00fcndliche Inspektion des fertigen Teils mit einer Koordinatenmessmaschine (KMG) durch. Der Scanner ma\u00df die \u00e4u\u00dferen Geometrien, um Verformungen zu erkennen, die dem blo\u00dfen Auge leicht entgehen k\u00f6nnten. Die Messung wurde mit dem Produktplan abgeglichen, um die Konsistenz zu pr\u00fcfen.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-final-results-and-customer-testimonial\">Endergebnisse und Kundenreferenz<\/h2>\n\n\n\n<p>First Mold hat nicht nur eine Form geliefert. Das Unternehmen lieferte ein VR-Spritzgie\u00dfsystem, das dem Kunden half, einige der fr\u00fcheren Fertigungsprobleme zu \u00fcberwinden, die er mit seinem fr\u00fcheren Lieferanten hatte. Die von First Mold gelieferte L\u00f6sung erm\u00f6glichte es dem Kunden, leichte VR-Komponenten herzustellen. Dadurch wurde sichergestellt, dass das Produkt leichter ist als viele Produkte von Mitbewerbern auf dem Markt und VR-Enthusiasten einen h\u00f6heren Tragekomfort bietet.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>First Mold liefert hochwertige, langlebige VR-Headset-Frontabdeckungen im ABS+PC-Spritzgussverfahren, die Pr\u00e4zision und hervorragende \u00c4sthetik gew\u00e4hrleisten.<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":22359,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"case-study-category":[66],"case-study-tag":[75],"class_list":["post-22357","case-study","type-case-study","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","case-study-category-injection-molding-cases","case-study-tag-consumer-electronic"],"acf":{"photo_gallery":{"case_study_gallery":[[{"id":22361,"title":"The C-side of the VR headset product","caption":"The C-side of the VR headset 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