Spritzguss – Wie funktioniert es und wann sollte man wählen?

Was ist der Schimmel?

Das Spritzgussverfahren umfasst viele Stufen und erfordert zur Durchführung komplexe Ausrüstungsteile. Der Prozess ist jedoch leicht zu verstehen, sobald Sie sich mit seinem zentralen Bestandteil vertraut gemacht haben:der Form.

Form ist ein Werkzeug aus einem harten Metall wie Stahl oder Aluminium, das einen Hohlraum enthält geformt wie das herzustellende Teil . Die Form ist daher ein umgekehrtes Abbild des Teils, wobei der Raum innerhalb der Form das eigentliche Objekt darstellt, sei es ein Elektronikgehäuse, eine Lebensmittelverpackung, eine Flasche, ein Autoteil oder vielleicht sogar ein Kinderspielzeug. P>

Dieses Werkzeug mit seiner wie das gewünschte Teil geformten Kavität gibt Herstellern viel Kraft und Freiheit. Denn obwohl die Herstellung der Metallform selbst lange dauern kann, werden die Kunststoffteile von hergestellt die Form kann sehr, sehr schnell hergestellt werden.

Das bedeutet, dass Hersteller möglicherweise mit einer einzigen Form Hunderttausende identischer Teile in kurzer Zeit herstellen können. Sie tun dies, indem sie geschmolzenen Kunststoff in den präzise geformten Formhohlraum einspritzen, ihn abkühlen und erstarren lassen und dann den erstarrten Kunststoff aus der Form drücken. Das entfernte Kunststoffstück hat nun die exakte Form des Formhohlraums.

Da Formen langlebig sind, kann der Prozess immer wieder wiederholt werden, was die Herstellung großer Mengen identischer Kunststoffteile ermöglicht.

Wie funktioniert der Spritzguss?

Im Prinzip ist Spritzgießen einfach der Vorgang, bei dem flüssiger Kunststoff in eine Form gepresst und darauf gewartet wird, dass er aushärtet. In der Praxis ist es jedoch etwas komplizierter.

Beim Spritzgießen gibt es ein breites Spektrum an Materialmöglichkeiten, daher umfasst der erste Schritt des Prozesses die Auswahl eines geeigneten duroplastischen Kunststoffs – ein Material, das geschmolzen, eingespritzt und dann abgekühlt werden kann, um schnell ein Kunststoffteil zu bilden. Für diesen Prozess können viele Materialien verwendet werden, einschließlich starrer, flexibler und gummiartiger Kunststoffe.

Vor Beginn des Spritzgusszyklus wird das Material üblicherweise in Granulatform bezogen. Aber bevor es in ein Teil umgewandelt werden kann, muss es erhitzt und in seine geschmolzene Form umgewandelt werden. Dieser Vorgang wird durch ein beheiztes Fass durchgeführt. Das Material, gelagert in einem Trichter , wird von einem Widder erzwungen in das erhitzte Fass , wo es sich verflüssigt. Es wird dann durch eine Kolbenschnecke in Richtung der Form geschoben .

Die Kraft der Schnecke, die von einem Motor gedreht wird, bewegt den geschmolzenen Kunststoff dorthin, wo er sein soll. Wenn das Material das Ende der beheizten Kammer erreicht, wird es durch einige dünne Kanäle (bekannt als Läufer) aus einer Düse ausgestoßen ) und in den Formhohlraum. Dies ist der Injektionsprozess, der dem Prozess seinen Namen gibt.

Da die Metallform kalt ist, verfestigt sich der Kunststoff fast sofort und bildet das endgültige Teil. Dieser feste Teil wird dann durch Öffnen der Form entfernt, sodass der nächste Schuss Kunststoff vorbereitet werden kann.

Der Vorgang kann immer wieder wiederholt werden, bis der Auftrag abgeschlossen ist oder die Form ausgetauscht werden muss. In vielen Fällen ist ein Austausch der Form nicht erforderlich, da Formen aus sehr hartem Stahl millionenfach verwendet werden können.

Vorteile des Spritzgießens

Effizienz

Der Spritzgussprozess ist extrem schnell. Geschmolzene Thermoplaste kühlen in der Metallform schnell ab, und die Zeit zwischen den Zyklen kann nur 20 Sekunden betragen, was den Prozess hocheffizient und kostengünstig macht.

Maschinen können auch rund um die Uhr betrieben werden, was die Gesamtproduktionszeit verkürzt.

Material- und Farboptionen

Das Spritzgussverfahren ist mit vielen verschiedenen Kunststoffen und Farbrezepturen kompatibel. Je nach Projekt können Kunststoffe nach mehreren Faktoren ausgewählt werden, darunter Zug- und Schlagfestigkeit, Elastizität und Hitzebeständigkeit.

Spritzgussteile lassen sich zudem gut einfärben, was einer der Gründe dafür ist, dass das Verfahren für Konsumgüter weit verbreitet ist. Farben können in Pellet- und flüssiger Form aufgetragen werden, und einige formbare Harze sind vorgefärbt.

Stärke

Formteile können aus Hochleistungsthermoplasten hergestellt werden, und Einlegeteile können verwendet werden, um die Festigkeit weiter zu erhöhen. Im Gegensatz zu 3D-gedruckten Teilen haben Formteile keine Schichtlinien und weisen daher keine Schwächen über bestimmte Ebenen auf.

Komplexe und detaillierte Teile

Obwohl bestimmte Konstruktionsprinzipien befolgt werden müssen, können Formen für den Spritzguss in einer Vielzahl komplexer Formen hergestellt werden, was die Herstellung komplexer Kunststoffteile ermöglicht.

Darüber hinaus bedeutet der hohe Druck, der zum Einspritzen des Kunststoffs verwendet wird, dass Teile mit kleinen und komplizierten Details hergestellt werden können.

Oberflächenfinish

Einer der größten Vorteile des Spritzgießens ist die hohe Oberflächenqualität der Teile, auch wenn sie direkt aus der Form kommen. Obwohl Teile mit Veredelungsverfahren behandelt werden können, haben gegossene Teile eine glatte Oberfläche, die für viele Endanwendungen geeignet ist.

Konsistenz

Da eine einzige Form für Hunderttausende von Zyklen verwendet werden kann, sind die Teile sehr konsistent und in der Lage, die erforderlichen Standards und Zertifizierungen zu erfüllen.

Nachteile des Spritzgießens

Formkosten

Obwohl die Stückkosten eines Spritzgussteils sehr niedrig sein können, sind die anfänglichen Werkzeugkosten hoch. Metallformen müssen mit einem Verfahren wie CNC-Bearbeitung oder additiver Metallfertigung hergestellt werden, und dies erfordert erhebliche Material- und Arbeitskosten.

Nichtsdestotrotz hat das Aufkommen von Rapid Tooling als Prototyping-Technik das Spritzgießen von Kleinserien erschwinglicher gemacht. Mit Rapid Tooling werden Formen schnell und mit geringeren Toleranzen hergestellt, was es den Herstellern ermöglicht, die Vorlaufzeiten zu verkürzen.

Designbeschränkungen

Ingenieure müssen bei der Erstellung von Metallformen innerhalb bestimmter Konstruktionsparameter arbeiten. Und obwohl es möglich ist, eine große Vielfalt an Spritzgussteilen herzustellen, bieten einige alternative Herstellungsverfahren möglicherweise eine größere Designflexibilität. Der 3D-Druck ermöglicht beispielsweise komplexere Innengeometrien.

Vorlaufzeiten

Da das Spritzgießen ein zweistufiger Prozess ist – auf die Formherstellung folgt die Teilefertigung – kann es langsamer sein als einige alternative Prozesse, zumindest bei kleineren Stückzahlen.

Kosten für Bestellungen mit geringem Volumen

Da Metallwerkzeuge erheblich mehr kosten als ein einziger Schuss Kunststoff, haben Großserienbestellungen einen viel geringeren Stückpreis.

Ob Spritzguss das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bietet, hängt von mehreren Faktoren ab, wie z. B. der Anzahl der erforderlichen Teile, den Werkzeugkosten und der Verfügbarkeit alternativer Technologien.