12 Kunststoffherstellungsmethoden und wann sie verwendet werden

Die Kunststoffherstellung ist für die meisten Branchen von wesentlicher Bedeutung. Von Lebensmittelverpackungen aus Polystyrol bis hin zu Industriekomponenten aus technischem PEEK – die Kunststoffherstellung leistet einen enormen Beitrag zum Leben, wie wir es kennen. Ohne die Fähigkeit, Kunststoffteile herzustellen, müssten wir radikal neue Produktionssysteme entwickeln.

Die Kunststoffherstellung umfasst jedoch viele verschiedene Verfahren. Spritzguss, Kunststoffextrusion und FDM-3D-Druck sind allesamt Verfahren zur Kunststoffherstellung, und es gibt noch viele weitere. Diese unterschiedlichen Kunststoffherstellungsverfahren eignen sich für unterschiedliche Kunststoffteile, und die Wahl zwischen ihnen ist nicht immer einfach. Budget, Teiledesign und Material sind nur einige der Faktoren, die bei der Auswahl einer Kunststoffherstellungsmethode eine Rolle spielen.

Dieser Artikel befasst sich mit 12 verschiedenen Kunststoffherstellungsmethoden, erklärt ihre grundlegenden Prozesse und warum sie nützlich sind. Für jede Kunststoffherstellungsmethode geben wir einige Beispiele dafür, wie sie zur Herstellung von Teilen für den Endverbrauch verwendet werden können.

1. Spritzguss

Spritzgießen ist das am weitesten verbreitete Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen. Es kann thermoplastische und duroplastische Polymere verarbeiten.

Diese schnelle Kunststoffherstellungsmethode funktioniert, indem Kunststoffpellets erhitzt werden, bis sie schmelzen, und dann der geschmolzene Kunststoff mit einer sich hin- und herbewegenden Schnecke in eine Metallform gedrückt wird. Das geschmolzene Material kühlt ab, verfestigt sich und nimmt die Form des Formhohlraums an. Das feste Teil wird dann aus der Form ausgeworfen.

Spritzguss eignet sich für eine Vielzahl von Materialien und Teilen. Teile müssen dünne und gleichmäßige Wände haben, können aber ansonsten verschiedene Formen und Größen annehmen.

Beispiele für Spritzgussteile:Einweg-Essschalen, Auto-Armaturenbretter, LEGO-Steine

2. Blasformen

Blasformen ist ein Kunststoffformverfahren, das weniger verbreitet ist als das Spritzgießen. Es gibt drei verschiedene Varianten:Extrusionsblasformen, Spritzblasformen und Spritzstreckblasformen.

Dieser Kunststoffherstellungsprozess arbeitet mit einer Form und einem geschmolzenen thermoplastischen Rohr, das als Vorformling bezeichnet wird (anstelle von vollständig geschmolzenen Pellets). Druckluft tritt in den Vorformling ein, wodurch sich der Kunststoff ausdehnt und die Innenwände der Form berührt und schließlich die Form des Formhohlraums annimmt.

Blasformen eignet sich für hohle Kunststoffteile wie Plastikwasserflaschen, wobei HDPE das gebräuchlichste Material ist.

Beispiele für blasgeformte Teile:Flaschen, Fässer, Kraftstofftanks

3. Rotationsformen

Rotationsformen ist ein weiteres Kunststoffformverfahren – eines, bei dem hohe Temperaturen und niedriger Druck zum Formen von Kunststoffteilen verwendet werden. Es funktioniert durch Drehen einer Form, um das Kunststoffmaterial im Inneren zu bewegen.

Während des Rotationsformverfahrens wird pulverförmiger Kunststoff in eine Form gegeben, die erhitzt und um zwei (oder mehr) Achsen gedreht wird. Diese Drehung stellt sicher, dass geschmolzener Kunststoff das gesamte Innere der Form bedeckt und die Form des Hohlraums annimmt.

Zu den Vorteilen des Rotationsformens gehören einfachere Werkzeuge, konsistente Wandstärken und starke Außenecken. Der Prozess kann jedoch langsam sein, da die gesamte Form vor dem Auswerfen des Teils gekühlt werden muss.

Beispiel Rotationsformteile:Behälter, Lagertanks, Spielzeug

4. Vakuumguss

Vakuumgießen ist ein Kunststoffherstellungsverfahren, das normalerweise für kleine Chargen von farbenfrohen Prototypen verwendet wird. Es verwendet Silikonformen, um Urethan-Kunststoffteile herzustellen.

Bei diesem Kunststoffherstellungsprozess gießt der Bediener Urethan-Gießharz in eine Silikonform; Ein Vakuum entfernt dann Lufteinschlüsse und Blasen, was zu einem außergewöhnlich glatten fertigen Teil führt. Die Urethanteile werden dann in einem Ofen ausgehärtet.

Vakuumgießen ist ein beliebtes Kunststoffherstellungsverfahren für teilweise transparente Teile wie Prototypen von Vitrinen.

Beispiel Vakuumgussteile:Elektronikgehäuse und -abdeckungen, verschiedene Display-Prototypen

5. Kunststoffbearbeitung

Die Kunststoffbearbeitung ist ein sehr beliebter Kunststoffherstellungsprozess. Es umfasst CNC-Fräsen, CNC-Drehen und andere verwandte Prozesse.

Obwohl verschiedene Maschinen auf unterschiedliche Weise arbeiten, beinhaltet die Kunststoffbearbeitung im Allgemeinen das Wegschneiden von Abschnitten von einem Kunststoffwerkstück, wobei entweder manuelle oder computergesteuerte Schneidwerkzeuge verwendet werden. Die maschinelle Bearbeitung ist hochpräzise, ​​funktioniert mit einer Reihe von Kunststoffen und ist für die Herstellung dickwandiger Teile besser geeignet als das Gießen.

Die Kunststoffbearbeitung ist auch nützlich, um Details für Teile hinzuzufügen, die mit anderen Techniken wie Extrusion hergestellt wurden.

Beispiel bearbeitete Teile:verschiedene Industrieteile, Vorrichtungen und Vorrichtungen, Autobeleuchtung

6. Fused Deposition Modeling

Fused Deposition Modeling (FDM) ist das am weitesten verbreitete 3D-Druckverfahren für die Kunststoffherstellung. Es funktioniert mit gängigen Thermoplasten wie ABS und PLA sowie fortschrittlichen Materialien wie PEEK.

FDM funktioniert, indem extrudiertes thermoplastisches Filament erhitzt und dann gemäß Computeranweisungen in präzisen Formen aus einer beweglichen Düse (an einem Druckkopf befestigt) abgelegt wird. 2D-Scheiben des Teils werden Schicht für Schicht gedruckt, bis das vollständige 3D-Objekt aufgebaut ist.

In kleinen Mengen ist FDM sehr schnell und kostengünstig und kann eine Vielzahl von Formen herstellen, auch solche mit komplexen Innengeometrien. Es produziert jedoch keine besonders starken Teile.

Beispiel für FDM-Teile:verschiedene Prototypen, Ersatzteile und Reparaturen, industrielle Verbundteile

7. Stereolithographie

Stereolithographie (SLA) ist eine andere Form des 3D-Kunststoffdrucks, die mit photopolymeren Harzen anstelle von thermoplastischen Polymeren arbeitet.

Es funktioniert durch selektives Aushärten von photopolymeren Harzen mit einer Lichtquelle wie einem Laser. (Digitale Lichtverarbeitung, eine verwandte Technologie, verwendete stattdessen einen Projektor.) Teile werden Schicht für Schicht gedruckt, während sich das Druckbett durch den Harzbehälter bewegt.

SLA produziert spröde, aber außergewöhnlich glatte Teile, die auch transparent sein können. Es wird häufig für das Prototyping verwendet, findet aber auch Anwendung in der Zahnmedizin bei Schmuck.

Beispiele für SLA-Teile:Display-Prototypen, Zahnschienen, Schmuckmuster zum Gießen

8. Selektives Lasersintern

Selektives Lasersintern (SLS) ist ein Kunststoffherstellungsverfahren und eine weitere Form des 3D-Drucks. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Nylonteilen verwendet.

SLS ist ein Pulverbettschmelzverfahren. Es arbeitet mit einem Laser, um 2D-Formen Schicht für Schicht selektiv in Kunststoffpulver zu sintern und so ein vollständiges Kunststoffteil aufzubauen. Es ähnelt im Großen und Ganzen dem additiven Metallherstellungsprozess des selektiven Laserschmelzens (SLM). Ein Vorteil gegenüber anderen Kunststoff-3D-Druckverfahren besteht darin, dass keine Stützstrukturen erforderlich sind.

Mehr noch als FDM oder SLA gilt SLS als industrielles additives Fertigungsverfahren und ist in der Automobilindustrie beliebt.

Beispiele für SLS-Teile:Werkzeuge, Kfz-Hardware, elektrische Anschlüsse

9. Kunststoffextrusion

Nicht zu verwechseln mit dem Extrusions-3D-Druck. Kunststoffextrusion ist der Prozess, bei dem Kunststoff durch eine Matrize gedrückt wird, um ein längliches Kunststoffteil mit einem einheitlichen Profil herzustellen.

Bei diesem großvolumigen Kunststoffherstellungsprozess wird Kunststoff in einem Fass erhitzt und dann – mit einer Kolbenschnecke – in eine Matrize gepresst, wodurch ihm seine endgültige Form mit einem kontinuierlichen Profil verliehen wird. Die resultierende Kunststoffextrusion härtet beim Abkühlen aus.

Übliche Kunststoff-Extrusionsmaterialien umfassen Polyethylen, Polypropylen, Acetal und Nylon. Das Verfahren hat auch Varianten wie Blasfolienextrusion und Schlauchextrusion.

Beispiele für extrudierte Teile:Rohre, Schläuche, Fensterrahmen

10. Kunststoff-Pultrusion