Kunststoffbearbeitungsprozess:Wie funktioniert er?

Eine der Hauptattribute von Kunststoffen ist ihre Fähigkeit, ohne Nachbearbeitung zu einem fertigen Bauteil geformt zu werden. Komplizierte Formen, Löcher und hinterschnittene Merkmale können unter Verwendung von Werkzeug- und Formtechniken in die Komponente eingeformt werden. All dies geht jedoch zu Lasten der Werkzeugkosten.

Formwerkzeuge und Umformgeräte, die in den verschiedenen Kunststoffformverfahren verwendet werden, sind ausnahmslos handgefertigte Einzelanfertigungen. Ihre Herstellung kann oft Wochen und Monate dauern, was zu hohen Kosten führt. Wo ein Kunststoffbauteil spezifiziert ist und die zu verwendenden Stückzahlen nicht groß sind, wird die maschinelle Bearbeitung des Bauteils wirtschaftlicher. Nicht alle Kunststoffmaterialien können bearbeitet werden. Je steifer ein Kunststoff ist, desto einfacher lässt er sich bearbeiten. Die flexibleren und weicheren Kunststoffe sind für die Bearbeitung nicht geeignet. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die Funktionsweise des Kunststoffbearbeitungsprozesses,

Hauptpunkte

Die bei der Bearbeitung aller Materialien verwendeten Schneidwerkzeuge sind auf die Steifigkeit des zu schneidenden Bauteils angewiesen. Beim Schneiden von Metallen ist die natürliche Steifigkeit der Materialien gut. Daher widersteht das Bauteil einer Verformung, wenn das Schneidwerkzeug (Säge, Bohrer oder Maschineneinsatz) das Metall schneidet. Im Fall von Kunststoffen eignet sich die maschinelle Bearbeitung tendenziell besser für starre Materialien, wie faserverstärkte duroplastische Kunststoffmaterialien, glasfaserverstärkte Nylons, Acryl oder PEEK, die eine gute relative Steifigkeit aufweisen. Weniger steifer Kunststoff neigt dazu, sich zu verformen und wegzubiegen, wenn der Fräser versucht, das Bauteil zu schneiden, was das Erreichen feiner Maßtoleranzen erschwert.

Überlegungen zum Kunststoffbearbeitungsprozess

Aufgrund der weicheren Beschaffenheit von Kunststoffmaterialien müssen die Haltevorrichtungen und -befestigungen mit Backen konstruiert werden, die den zu bearbeitenden Kunststoff schützen, dies kann bei anderen Kunststoffmaterialien der Form des zu bearbeitenden Blocks angepasst sein. Außerdem müssen die Vorrichtungen robust sein, um das zu schneidende Material zu tragen.

Thermoplastische Kunststoffe Die zu bearbeitenden Materialien können mit einem Luftstoß gekühlt werden, vorausgesetzt, die resultierenden Späne sind kontinuierlich und nicht in Form von Spänen. Duroplaste können mit einem flüssigen Kühlmittel gekühlt werden, jedoch ist bei wasserquellenden Kunststoffen darauf zu achten, dass sich die Bearbeitungsmaße nicht verändern.

Die dabei erzeugte Wärme kann zu einer Wärmeausdehnung führen – dieser Effekt muss berücksichtigt werden, da sich die Abmessungen beim Abkühlen ändern können.

Kunststoffbearbeitungsprozesse

CNC-Bearbeitung – Wenn die zu schneidende Komponente eine komplexe Form hat, kann ihr Profil in einen Computer programmiert werden. Ein CNC-Bearbeitungszentrum kann verwendet werden, um eine doppelte Anzahl von Komponenten herzustellen. Mehrere austauschbare Fräser, die typischerweise auf CNC-Maschinen verwendet werden, ermöglichen die Bearbeitung komplexer und vielfältiger Komponenten.

Drehen – Wenn die zu erzielende Form rund ist, kann ein einfacher Drehvorgang verwendet werden. Spezielle Zusatzausrüstung, die an der Drehmaschine angebracht ist, kann die Möglichkeiten des Betriebs der Drehmaschine erweitern.

Fräsen – Diese Bearbeitungsmethode kann vom einfachen Fräsen bis zum Profil- und CNC-Fräsen variieren. Wie bei Dreharbeiten können entweder Ergänzungen zur Fräsmaschine oder die Verwendung einer komplexeren Fräsmaschine die Fähigkeit der Fräsmaschine erweitern, komplexere Formen herzustellen.

Sägen – Diese Bearbeitungsmethode dient ausnahmslos nur zum Abtrennen von Abschnitten aus Kunststoffmaterial von Stangenmaterial für die anschließende Bearbeitung durch andere Bearbeitungsvorgänge.

Stanzen – In bestimmten Fällen kann durch Stanzen von Kunststoffmaterial ein einfaches Bauteil hergestellt werden. Das Verfahren ist auf Blechmaterial beschränkt. Eine männliche und eine weibliche Matrize werden verwendet, um eine vorbestimmte Form auszustanzen. Der Prozess kann entweder ein manueller Prozess oder automatisiert mit einer speziellen Maschine sein.

Heißmesserschneiden – Die weicheren, weniger steifen Kunststoffarten können mit einem heißen Messer geschnitten werden, um den Kunststoff zu durchtrennen. Ein elektrisch erhitzter Draht oder eine Klinge schmilzt den Kunststoff lokal auf. Diese Art von Prozess wird üblicherweise verwendet, um Blöcke aus Schaumstoff und expandiertem Polystyrol (eps) zu schneiden.

Stanzen – Bestimmte Formen können auf Metallstanzpressen geschnitten werden. Wie eine CNC-Maschine sind sie ausnahmslos computergesteuert und mit Multi-Tool-Bit ausgestattet. Dieses Verfahren ist auf die dünneren thermoplastischen und duroplastischen Platten beschränkt.

Wasserstrahlschneiden – Dieses Verfahren wird zum Kantenbeschneiden von faserverstärkten duroplastischen Komponenten verwendet, die sich ansonsten als schwierig mit anderen Verfahren zu beschneiden erweisen würden. Die zähen Verstärkungsschichten im Material trotzen dem Trimmen durch herkömmliche Messer und Schneidegeräte. Vorteilhaft sind der schmale Schnittweg und der schnelle Arbeitsfortschritt ohne Staub oder Späne.

Trennen – Acryl und laminierte Platte können durch Ritzen mit einem scharfen Messer und Brechen um die Ritzlinie getrennt werden.

Laserschneiden – Dieses Verfahren kann zum Schneiden und Profilbohren bestimmter Arten von Acryl und anderen Kunststoffen verwendet werden, obwohl es sich nicht um Duroplaste handelt. Der Prozess verwendet einen Industrielaser, um den Kunststoff zu schmelzen, oft mit computergesteuertem Profilfolgen.

Ultraschallschneiden – Einige der weicheren, dünneren Kunststoffe können mit Ultraschallgeräten geschnitten werden. Die durch Ultraschall im Werkzeug erzeugte Hochfrequenz bewirkt ein lokales Schmelzen des zu schneidenden Kunststoffs. Integriert in die Computerprofilsteuerung eignet sich der Prozess wiederum für automatisierte Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien.