ABS-Spritzguss:Kennen Sie den Prozess und die Überlegungen

Spritzgießen ist ein gängiges Herstellungsverfahren mit unterschiedlichen Varianten je nach verwendetem Rohstoff. Eine dieser Verfahrensvarianten ist das ABS-Spritzgussverfahren. Wie der Name schon sagt, ist das Ausgangsmaterial für diese Spritzgussvariante ABS-Kunststoff.

Was ist ABS-Kunststoff?

ABS steht für Acrylnitril-Butadien-Styrol. Dieser Kunststoff besteht aus drei namensgebenden Monomeren. Jedes dieser Monomere bringt seine Eigenschaften in den Polymerkunststoff ein, um ihm ein breites Spektrum an Eigenschaften zu verleihen.

Zu den Eigenschaften, die der Kunststoff besitzt, gehören chemische Beständigkeit, Härte und Hitzebeständigkeit, die durch Acrylnitril beigetragen werden. Andere Eigenschaften umfassen Schlagfestigkeit und Zähigkeit (verliehen durch Butadien) und Festigkeit und Glanz, die durch Styrol beigetragen werden. Trotz seiner vielfältigen Eigenschaften ist es relativ einer der billigsten Kunststoffe, die es zu kaufen gibt. Außerdem ist es aufgrund seiner einfachen Verarbeitbarkeit einer der am einfachsten zu verwendenden Kunststoffe im Spritzgussverfahren.

Trotz seiner gefeierten Stärke und Zähigkeit ist dieser starke Kunststoff nicht so unempfindlich gegenüber UV-Licht. Daher ist es nur begrenzt im Freien einsetzbar. Teilehersteller haben jedoch Wege gefunden, die Eigenschaften dieses Kunststoffs so zu manipulieren, dass er UV-Licht standhält, indem sie verschiedene Additive und Füllstoffe wie Acryl-, Glas- und Edelstahlfasern verwenden. Diese Zusatzstoffe verändern die Eigenschaften des Kunststoffs und verbessern seine Einsatzmöglichkeiten für verschiedene Anwendungen weiter.

Diese Eigenschaften und Manipulationsmöglichkeiten machen ABS zum am weitesten verbreiteten Polymer im Spritzgussverfahren. Möchten Sie erfahren, wie dieser Kunststoff zur Herstellung verschiedener Endprodukte verwendet wird? Dann ist der nächste Abschnitt ein Muss.

ABS-Spritzgussverfahren

Dieser Abschnitt hebt die verschiedenen Schritte hervor, die Hersteller während des ABS-Kunststoff-Spritzgussverfahrens befolgen müssen. Dazu gehören:

Materialvorbehandlung

Bevor ein Stück ABS-Kunststoff für die Herstellung verwendet wird, muss es ordnungsgemäß getrocknet werden. Die verwendete Trocknungstemperatur liegt im Bereich von 80 – 85 °C und wird für 2 – 4 Stunden durchgeführt. Ein weiteres Trocknungsverfahren beinhaltet die Verwendung eines Trocknungstrichters mit einer Temperatur von 80°C. Letzterer Vorgang dauert jedoch nur 1 – 2 Stunden.

Kalibrierung der Spritzgießmaschine

Nach der Behandlung des Materials besteht der nächste Schritt darin, die ABS-Formmaschine für die Arbeit vorzubereiten. Dabei werden Parameter wie Verdichtungsverhältnis, Schließkraft und Spritzgießdruck eingestellt. Die typischen Werte für diese Parameter umfassen ein Kompressionsverhältnis von mehr als 2, eine Schließkraft von 4700 bis 62000 Tonnen pro Quadratmeter (t/m²) und einen Spritzgussdruck von mehr als 1500 bar.

Form- und Anschnittdesign

Die Form ist ziemlich entscheidend dafür, wie das fertige ABS-Produkt aussehen wird. Daher ist das Design der Form und ihres Angusses in dem Prozess ziemlich wichtig. Die Dicke der ABS-Form liegt zwischen 0,025 und 0,05 mm, während die Angusslänge auf weniger als 1 mm eingestellt ist. Außerdem ist der Durchmesser des Kanals, durch den das geschmolzene ABS fließt, auf 3 mm eingestellt, während die Breite des Entlüftungslochs zwischen 4 und 6 mm liegt. Schließlich liegt die verwendete Formtemperatur immer in einem Bereich von 60 – 65 °C.

Spritzgießtemperatur

Die für einen bestimmten ABS-Spritzgussprozess verwendete Spritzgusstemperatur hängt von der Qualität/Qualität des verwendeten ABS ab. Nachfolgend sind Beispiele für einige ABS-Kunststoffsorten aufgeführt, die üblicherweise beim ABS-Kunststoffguss verwendet werden, sowie die optimale Spritzgusstemperatur, die verwendet wird:

• Flammbeständige Qualität:200–240 °C, die optimale Temperatur liegt zwischen 220 °C und 230 °C.
• Galvanikqualität:250 – 275°C, mit der optimalen Temperatur bei 270°C.
• Glasfaserverstärkte Sorte:230°C – 270°C.
• High Impact Grade:220°C – 260°C, optimale Temperatur bei 250°C.
• Hitzebeständige Qualität:240 °C – 280 °C, optimale Temperatur bei 265 °C – 270 °C.

Spritzgießgeschwindigkeit

Die Spritzgießgeschwindigkeit hängt von der Qualität des ABS-Kunststoffs und den Anforderungen an das Endprodukt ab. Beispielsweise können schwer entflammbare ABS-Kunststoffe nur langsame Spritzgießgeschwindigkeiten verwenden. Außerdem könnten Produkte, die eine präzise Oberflächenveredelung erfordern, mehrstufige, hohe Spritzgießgeschwindigkeiten erfordern.

Residenzzeit

Die Verweilzeit ist die Zeit, die ein Kunststoffgranulat benötigt, um vom Spritzgusszylinder in die Spritzgussform zu gelangen. Bei ABS-Kunststoffen beträgt die Verweilzeit normalerweise zwischen 5 – 6 Minuten bei einer Temperatur von weniger als 265 °C. Bei flammhemmendem ABS-Kunststoff ist die Verweilzeit jedoch kürzer und die Temperatur viel niedriger.

Gegendruck

Es ist ratsam, den Gegendruck des ABS-Spritzgießprozesses so gering wie möglich zu halten, um Verschleiß zu vermeiden. Der akzeptable Druck liegt normalerweise bei etwa 5 bar.

Andere Operationen

Andere Aktivitäten, die während des ABS-Spritzgussverfahrens durchgeführt werden, umfassen dekorierte Formteile durch Lasermarkierung oder Heißprägen, Ultraschallschweißen usw.

Aufräumen

Einige ABS-Typen neigen dazu, nach dem Entfernen des Teils an der Formschraube zu haften. Warten Sie also am besten, bis sich die Rückstände abgebaut haben, und reinigen Sie dann die Fächer der Spritzgießmaschine gründlich mit Styropor.

Vorteile des ABS-Spritzgusses

Es gibt viele Gründe, warum ABS-Spritzguss eine der beliebtesten Formen des Kunststoffspritzgusses ist. Einige der Vorteile sind:

Genaue Reproduzierbarkeit

Aufgrund der Verarbeitbarkeit von ABS ist es das am besten geeignete Material zur Herstellung komplexer Teile. Seine Verarbeitbarkeit macht es einfach, komplexe und funktionale Teile mit dem Kunststoff zu reproduzieren. Abgesehen davon, dass die Teile präzise gefertigt sind, behalten sie dank der Härte des Kunststoffs auch unter extremen Bedingungen ihre Funktionstüchtigkeit bei.

Hohe Zugfestigkeit

ABS-Formteile eignen sich aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit für den Einsatz in Anwendungen, die das Tragen schwerer Lasten erfordern. Ihre Fähigkeit, starken mechanischen Einwirkungen standzuhalten, macht diesen Kunststoff zu einer günstigen Option für Hochspannungsanwendungen.

Wiederverwertbarkeit

Die Recyclingfähigkeit von ABS macht es zu einem perfekten Material für den Einsatz in wiederverwendbaren Anwendungen. Recyclinganlagen können die Kunststoffteile leicht zerkleinern und mit frischem ABS vermischen, um sie für die Neuteileproduktion zu verwenden.

Nachteile des ABS-Spritzgusses

Trotz seiner zahlreichen Vorteile hat ABS auch seine Schwächen. Einige dieser Nachteile sind:

Schlechte Ermüdungsbeständigkeit

Während ABS-Teile in der Regel eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, können sie aufgrund ihrer geringen Ermüdungsbeständigkeit schweren Belastungen nicht lange standhalten. Das ABS-Kunststoffteil kann sich leicht verschlechtern, wenn es ständig Umgebungen mit hoher Belastung ausgesetzt wird.

Unterdurchschnittliche UV-Beständigkeit

Einer der Hauptnachteile von ABS-Kunststoff ist seine schlechte Leistung bei Sonnenlicht. Das Material neigt dazu, sich bei ständiger Sonneneinstrahlung zu zersetzen. Teilehersteller verbessern jedoch die Leistung im Sonnenlicht, indem sie dem ABS-Kunststoff während des Formens Additive hinzufügen.

Beim ABS-Spritzguss zu berücksichtigende Faktoren

Beim Versuch, eine ABS-Spritzgusscharge zu starten, müssen einige Faktoren erfüllt sein. Diese Faktoren sind entscheidend für erfolgreiche Formteile. Dazu gehören:

Feuchtigkeit im Material vor dem Formen

ABS-Kunststoff hat einige hygroskopische Eigenschaften (es kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen) und absorbiert auch Wasser um sich herum. Das Vorhandensein von Wasser in jedem geformten ABS-Kunststoff kann jedoch strukturelle Defekte im Kunststoff verursachen. Daher ist es wichtig sicherzustellen, dass der verwendete ABS-Kunststoff richtig getrocknet ist. Es gibt zwei Parametertypen zum Trocknen des Kunststoffs:entweder 3 – 4 Stunden bei 80 – 95 °C trocknen oder 1 – 2 Stunden bei 80 °C einen Trockentrichter verwenden.

Temperaturregelung

Die Kontrolle der Temperatur ist beim ABS-Spritzgießen von entscheidender Bedeutung, da eine Überhitzung des Kunststoffs zu einer thermischen Verschlechterung führen kann. Dieser thermische Abbau ist auf das Brechen chemischer Bindungen im Kunststoff zurückzuführen, was zu braunen Körnern am fertigen Teil führen kann.

Das Arbeiten mit einer Spritzgussmaschine mit guter Temperaturkontrolle ist unerlässlich, da dieser Prozess immer noch viel Wärme benötigt. Wenn beispielsweise die ABS-Teile in der Produktion einen hohen Glanzgrad aufweisen, ist die bei der Produktion verwendete Temperatur höher als normal. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Einwirkzeit umso kürzer sein sollte, je höher die für den Injektionsprozess verwendete Temperatur ist.

Teile- und Formkonstruktion

Durch die Konstruktion der Teile vor dem Spritzgussprozess kann festgestellt werden, ob die Herstellung des Teils tatsächlich möglich ist. Hier sind einige allgemeine Prinzipien, die beim Design von ABS-Teilen funktionieren:

• Die Dicke der Wände des Teils sollte einheitlich sein. Wenn es Abweichungen geben sollte, sollten sie nicht mehr als 25 % voneinander betragen. Dies ist wichtig, da gleichmäßige Wände dazu beitragen, eine Belastung der fehlerhaften Wand zu vermeiden.
• Außerdem sollte die Wandstärke die Radiusgröße bestimmen. Das Verhältnis von Radius zu Wandstärke sollte 0,3 nicht unterschreiten. Hier gilt die goldene Regel:Je größer der Radius, desto geringer die Belastung. Allerdings muss der Radius in vertretbaren Grenzen bleiben, da ein großer Radius Einfallstellen am Bauteil verursacht.
• Für die Form sollte die Dicke zwischen 0,025 und 0,05 mm liegen. Außerdem sollte die Anschnittlänge etwa 1 mm betragen, der Durchmesser des Strömungskanals etwa 3 mm betragen und die Breite des Entlüftungslochs zwischen 4 und 6 mm liegen.

Schließlich muss der Kühlprozess des Spritzgusswerkzeugs optimal gestaltet werden, um Schwindungsprobleme zu vermeiden.

Anwendungen des ABS-Spritzgusses

ABS-Kunststoff wird aus verschiedenen Gründen in verschiedenen Branchen eingesetzt. Aufgrund seiner einfachen Formbarkeit, der niedrigen Produktionskosten und der Beständigkeit gegen physikalische und chemische Veränderungen ist dieses Polymer zum Favoriten der Hersteller geworden. Hier sind einige Beispiele für Branchen, in denen ABS-Kunststoffteile Verwendung gefunden haben:

• Baugewerbe: Aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit gegen physikalische und chemische Einwirkungen verwenden Hersteller ABS-Kunststoffe zur Herstellung von Rohren und Formstücken, die in Gebäuden verwendet werden.
• Automobilindustrie: ABS-Kunststoff ist ein gängiger Rohstoff für leichte Autoteile. Beispiele für Autoteile aus ABS-Kunststoff sind Sicherheitsgurtteile, Türeinzelteile, Säulenverkleidungen, Armaturenbrettkomponenten usw.
• Verbraucherindustrie: ABS-Kunststoffe finden sich in vielen Haushaltsgeräten wie Küchenmaschinen, Staubsaugern, Kühlschrankauskleidungen usw.

Andere Anwendungen umfassen die Gesundheits-, Sport- und Elektroindustrie.

Die Kosten des ABS-Spritzgussverfahrens

Wenn Sie versuchen, einige Teile im Spritzguss herzustellen, ist es nur richtig, dass Sie sich über die Kosten des gesamten Prozesses informieren, bevor Sie fortfahren. Um die anfallenden Kosten abzuschätzen, müssen Sie verschiedene Kosten berücksichtigen. Beispiele für die verschiedenen damit verbundenen Kosten sind:

Ausrüstungskosten

Sie werden Ihre Produktion höchstwahrscheinlich an Unternehmen mit der erforderlichen Ausrüstung auslagern. Diese Unternehmen berechnen Ihnen eine separate Gebühr für die verwendeten Geräte. Wenn Sie jedoch vorhaben, die Ausrüstung zu erwerben, müssen Sie eine Summe zwischen 50.000 und 200.000 US-Dollar zahlen. Abgesehen vom Kauf der Ausrüstung müssen Sie die Ausrüstung auch warten, was Sie ein Vermögen kosten kann. Die kostengünstigste Option wird sein, die Produktion auszulagern.

Formkosten

Dies wird auch als Werkzeugkosten bezeichnet. Dies treibt die Kosten des ABS-Spritzgussverfahrens in die Höhe. Es gibt drei verschiedene Verfahren, die bei der Herstellung von Spritzgussformen verwendet werden. Dazu gehören CNC-Bearbeitung, 3D-Druck und Funkenerosion (EDM). Diese Methoden können für einfache 3D-gedruckte Formen mit geringem Volumen bis zu 100 US-Dollar kosten. Der Preis könnte auch bis zu 100.000 US-Dollar für große Produktionsserien oder Formen mit komplexen Designs betragen.

Materialkosten

Dies sind die Kosten für den Kauf des Materials (in diesem Fall ABS). Sie können das Material zu Preisen zwischen 1 und 5 $ pro kg finden.

Servicekosten

Die Kosten sind dabei für die Vergütung des Personals, das die Arbeiten ausführt, sowie für die Einrichtung und Wartung der Maschinen verantwortlich. Beispiele für hier berücksichtigte Parameter sind:

• Überwachungskosten:Dies geht an die Bediener, die die Maschinen betreiben.
• Einrichtungskosten:Dies bezieht sich auf die Zeit, die benötigt wird, um die Form einzurichten und das fertige Teil herzustellen.
• Reparaturkosten:Reparaturkosten decken die Wartung von Teilen mit Defekten und Werkzeugen, die zur Wartung der Ausrüstung verwendet werden.
• Es gibt zwar keinen festen Preis für ABS-Spritzguss, aber die allgemeine Regel lautet:Je größer die Anzahl der Teile, desto geringer der Preis pro Teil.

Schlussfolgerung

ABS-Spritzguss ist ein Prozess, der ziemlich einfach zu erreichen scheint. Seine technischen Einzelheiten verstehen jedoch nur Experten. Aus diesem Grund ist es wichtig, Ihr ABS-Formteil an Unternehmen auszulagern, die die praktischen Prinzipien des Herstellungsprozesses tatsächlich verstehen.

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Häufig gestellte Fragen

Bei welcher Temperatur schmilzt ABS-Kunststoff?

ABS ist amorph, hat also keine echte Schmelztemperatur. Seine Übergangstemperatur beträgt jedoch etwa 105 °C (221 °F).

Wie giftig ist ABS-Kunststoff?

ABS ist harmlos und ungiftig. Dies ist einer von vielen Gründen, warum es ein beliebtes Kunststoffmaterial in der Fertigung ist. Die Verwendung in medizinischen Implantaten wird jedoch nicht empfohlen.

Wie Ich löse das Problem der Flammschutzmittel ABS-Spritzguss ?

Um das Ausgasen des schwer entflammbaren ABS-Kunststoffs durch Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, ist auf eine vollständige Trocknung des Materials zu achten. Außerdem müssen Sie während des Spritzgussverfahrens für eine gute Temperatur- und Verweilzeitkontrolle sorgen, um eine thermische Zersetzung des ABS-Kunststoffs zu verhindern.