Wann Vakuumguss gegenüber Spritzguss wählen: Ein praktischer Leitfaden

3ERP bietet eine Vielzahl von Prototyping-Prozessen an, von industrieller CNC-Bearbeitung bis hin zu FDM-3D-Druck. Für kleine Stückzahlen von Kunststoffteilen sind Unternehmen jedoch oft hin- und hergerissen zwischen Spritzguss – einem weit verbreiteten Verfahren, bei dem geschmolzenes Material in eine Metallform gespritzt wird – und Vakuumguss, bei dem günstigere Silikonformen verwendet werden, um kleinere Mengen an Kunststoffteilen herzustellen.

Spritzguss und Vakuumguss sind beide sehr nützliche Prozesse. Beide werden in der Prototyping-Welt breit eingesetzt und bieten jeweils einen eigenen Satz an Vorteilen. Da die Prozesse jedoch gewisse Ähnlichkeiten aufweisen (beide eignen sich ideal für Kunststoffkomponenten; beide nutzen eine Form mit Kavität zur Teilefertigung usw.), kann die Wahl zwischen den beiden manchmal schwierig sein.

Während es oft am besten ist, einen Experten wie 3ERP für massgeschneiderte Beratung zu konsultieren, welches Fertigungsverfahren für ein gegebenes Projekt am besten geeignet ist, gibt es bestimmte Faktoren, die man bei der Entscheidung berücksichtigen kann. Diese Faktoren kennenzulernen, ist der beste Weg, um zu verstehen, ob Spritzguss oder Vakuumguss der beste Prozess für Ihr Projekt ist.

Was ist Spritzguss?

Spritzguss ist ein weit verbreitetes Fertigungsverfahren, bei dem geschmolzenes Material in eine Form gespritzt wird. Es wird zur Herstellung grosser Stückzahlen von Teilen verwendet, die in Branchen wie Gesundheitswesen und Konsumgüter eingesetzt werden. Die Wahrscheinlichkeit ist hoch, dass Sie sich in Armlänge eines spritzgegossenen Teils befinden.

Der Spritzgussprozess beinhaltet das Erhitzen und Mischen von Material – manchmal mehrerer Materialien – in einem Zylinder. Das Material wird geschmolzen und dann in eine Form gepresst, wo es abkühlt und die Form des Forminneren annimmt. Durch Wiederholung dieses Prozesses kann die Form viele identische Teile herstellen.

Während Spritzguss allgemein als Produktionsprozess betrachtet wird, ist er auch für Prototypen machbar. Dies ist weitgehend Rapid Tooling zu verdanken, einer Methode zur günstigen und schnellen Erstellung von Prototypenformen für den Spritzgussprozess. Spritzguss ist jedoch nicht ideal für sehr kleine Stückzahlen, da selbst Rapid Tooling relativ teuer ist.

Was ist Vakuumguss?

Obwohl weniger weit verbreitet als Spritzguss, ist Vakuumguss eine interessante Alternative, um kleine Stückzahlen eines Teils zu geringen Kosten herzustellen.

Der Vakuumgussprozess beginnt mit einem Mastermodell, das bei 3ERP mittels CNC-Maschinen erstellt wird. (3D-Druck kann ebenfalls verwendet werden.) Dieses Mastermodell wird dann in flüssiges Silikon getaucht, das aushärtet, geschnitten und vom Mastermodell getrennt wird.

Das ausgehärtete Silikon kann dann als Form verwendet werden. Giessharz wird in die Silikonform gegossen, während das Vakuum Blasen und Lufteinschlüsse entfernt, um eine glatte Oberfläche zu gewährleisten. Das Harzteil härtet aus und wird aus der Silikonform entnommen, die etwa 20-mal wiederverwendet werden kann.

Wann ist Vakuumguss besser geeignet als Spritzguss?

Da Spritzguss weiter verbreitet ist als Vakuumguss, ziehen viele Unternehmen den Vakuumgussprozess für ihre Teile gar nicht in Betracht. Es gibt jedoch bestimmte Situationen, in denen das silikonbasierte Verfahren ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis und potenziell höhere Qualität bietet.

Stückzahl

Für sehr grosse Stückzahlen ist es schwer, am Spritzguss vorbeizukommen. Obwohl die Einrichtkosten für Spritzguss hoch sind (selbst mit Rapid Tooling), sind die Stückkosten sehr niedrig. Das bedeutet, dass sich die anfängliche Investition in die Einrichtung bei Bedarf von hunderten oder tausenden Teilen durch Einsparungen pro Stück leicht amortisiert.

Andererseits benötigt nicht jedes Unternehmen hunderte oder tausende Exemplare eines Teils. Wenn kleinere Stückzahlen benötigt werden – irgendwo zwischen einer Handvoll und hundert – kann Vakuumguss die bessere Option sein, da die Einrichtkosten viel niedriger sind.

Detailgenauigkeit

Da die Werkzeuge in der Regel aus hochwertigen Metallen gefertigt sind, ermöglicht Spritzguss die Erstellung detaillierterer Teile als beim Vakuumguss. Spritzguss kann daher die bessere Option für hochkomplexe Teile sein.

Für einfachere Teile, insbesondere solche, die nur in kleinen Stückzahlen benötigt werden, kann Vakuumguss vorzuziehen sein. Es ist nicht einfach nur eine günstige Option: Vakuumguss kann eine aussergewöhnlich glatte Oberflächenbeschaffenheit bieten, was bedeutet, dass einfache Teile beim Vakuumguss besser aussehen können.

Geschwindigkeit & Iteration

Die niedrigen Einrichtkosten beim Vakuumguss haben positive Nebeneffekte. Wenn ein Design während der Fertigung irgendwann geändert werden muss, ist es viel einfacher und günstiger, Vakuumgussformen anzupassen, als Werkzeuge für Spritzguss neu zu bearbeiten oder neu herzustellen.

Generell bedeutet dies, dass Vakuumguss oft die bessere Wahl in den frühen Entwicklungsphasen ist. Tatsächlich stellen Unternehmen oft frühe Prototypen mit Vakuumguss her, bevor sie Endbauteile oder spätere Prototypen mit Spritzguss fertigen.

Wichtig: Die Erstellung von Formen für Vakuumguss ist schneller als die Herstellung von Werkzeugen für Spritzguss, was bedeutet, dass zeitkritische Prototyping-Aufträge für sehr kleine Stückzahlen oft besser für Vakuumguss geeignet sind. (Spritzguss ist bei grösseren Stückzahlen schneller.)

Materialüberlegungen

Auch wenn alle Anzeichen auf Vakuumguss deuten, sollte man bedenken, dass einige Prototypen – insbesondere solche, die physischen Tests unterzogen werden – dem Endbauteil so ähnlich wie möglich sein müssen.

Aus diesem Grund kann es vorteilhaft sein, den Prototyp mit demselben Verfahren herzustellen, wenn ein funktionales Teil letztlich mit Spritzguss gefertigt wird, auch wenn der Aufwand grösser ist.

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