Industrielle Fertigung
Industrielles Internet der Dinge | Industrielle Materialien | Gerätewartung und Reparatur | Industrielle Programmierung |
home  MfgRobots >> Industrielle Fertigung >  >> Manufacturing Equipment >> CNC-Maschine

ABS-Spritzguss beherrschen:Material-, Prozess- und Design-Exzellenz

ABS ist einer der am häufigsten in der Fertigung verwendeten Thermoplaste und bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Erschwinglichkeit. Obwohl ABS auf verschiedene Arten verarbeitet werden kann, einschließlich des 3D-Drucks im Extrusionsstil, ist das Kunststoffspritzgießen von ABS aufgrund des relativ niedrigen Schmelzpunkts und der guten Fließeigenschaften des Kunststoffs ein bevorzugtes Herstellungsverfahren.

Spritzgegossene ABS-Teile sind überall zu finden. Automobil-Armaturenbretter, Gehäuse für Haushaltsgeräte und sogar LEGO-Steine ​​sind nur einige der Alltagsgegenstände, die im ABS-Spritzguss hergestellt werden und von den wünschenswerten mechanischen Eigenschaften des kostengünstigen Materials profitieren. Weitere Anwendungen finden sich in einer Vielzahl von Branchen, vom Gesundheitswesen bis zum Bauwesen.

In diesem Artikel gehen wir auf die Grundlagen des ABS-Spritzgießens ein, betrachten Prozessparameter, Material- und Füllstoffoptionen, Oberflächenveredelungstechniken und mehr und stützen uns dabei auf unsere jahrelange Erfahrung in der Bereitstellung von Spritzgussdienstleistungen für zufriedene Kunden.

Was ist ABS?

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), erstmals 1954 von der Borg-Warner Corporation auf den Markt gebracht, ist ein gängiges thermoplastisches Polymer, das für seine Schlagfestigkeit, Zähigkeit und Steifigkeit bekannt ist. Es wird durch Polymerisation von Styrol und Acrylnitril in Gegenwart von Polybutadien hergestellt.

Die drei Komponenten von ABS tragen zu unterschiedlichen Materialeigenschaften bei:

Insgesamt ist das Material relativ stabil, langlebig und leicht. Und weil es ein Thermoplast ist, kann es in Form geschmolzen und dann immer wieder aufgeschmolzen werden, ohne dass es zu nennenswerten Qualitätsverlusten kommt. Dadurch eignet es sich für Spritzguss und andere Prozesse wie Blasformen, 3D-Druck und Materialextrusion.

Für den Spritzguss wird ABS in Form von Kunststoffgranulat geliefert. Hierbei handelt es sich um kleine, gleichmäßige Körnchen, die durch Extrudieren des Materials in lange Stränge und anschließendes Schneiden in kleinere Stücke hergestellt werden. ABS-Pellets kosten nur ein paar Dollar pro Kilogramm – weit weniger als andere Materialformen wie Filamente für den 3D-Druck – und können zum Schmelzen einfach in den Trichter der Spritzgussmaschine gegeben werden.

Der ABS-Spritzgussprozess

ABS-Spritzguss ist ein schnelles und wirtschaftliches Herstellungsverfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen in großen Stückzahlen. Da es sich bei Spritzgießmaschinen um große und teure Geräte handelt, wird der Prozess in der Regel von einem speziellen Hersteller durchgeführt.

Der Prozess beginnt mit der Beschaffung von ABS-Granulat, das in den Trichter der Spritzgießmaschine geleitet wird. Eine reziproke Schnecke drückt die thermoplastischen Harzpellets in ein beheiztes Fass, wo sie bei einer Temperatur von etwa 180–240 °C geschmolzen werden. Anschließend wird das geschmolzene ABS unter Druck in den Formhohlraum eingespritzt, wodurch das Material seine Form erhält.

Das geschmolzene ABS kühlt ab und verfestigt sich in der Form. Da der Kunststoff über gute Fließeigenschaften verfügt, können feine Details in der Regel problemlos erzielt werden. Dadurch eignet sich ABS-Spritzguss hervorragend für die Herstellung komplexer Teile, die präzise Geometrien und detaillierte Oberflächentexturen erfordern. Nach dem Erstarren wird die Form geöffnet und das Teil mithilfe von Auswerferstiften ausgeworfen. Abhängig von der Größe der Form und anderen Faktoren können die gesamten Spritzgießzykluszeiten zwischen etwa 10 Sekunden und bis zu zwei Minuten liegen.

Vor- und Nachteile des ABS-Spritzgusses

ABS ist ein beliebter Thermoplast für den Spritzguss, da er recht einfach zu verarbeiten ist und gute mechanische Eigenschaften bietet. Die einzigen nennenswerten Nachteile des ABS-Spritzgusses beziehen sich auf das Material selbst, nicht auf die Kombination von Material und Verfahren.

Vorteile

Nachteile

ABS-Spritzgussparameter

Im Vergleich zu anderen Thermoplasten liegen die Spritzgussparameter von ABS im mittleren Bereich, mit moderaten Temperaturen und Drücken, wodurch das Material einfacher zu verarbeiten ist als Materialien wie Polycarbonat (PC) oder verstärkte Nylons. Die Parameter können jedoch je nach ABS-Qualität, Teilegeometrie und anderen Faktoren variieren.

Beachten Sie bei der ABS-Spritzgusstemperatur, dass die tatsächliche Schmelztemperatur von ABS etwas höher ist als die Zylindertemperatur. Die Schmelzetemperatur kann mit einem Pyrometer gemessen werden.

ABS-Materialien für den Spritzguss

ABS ist in verschiedenen Qualitäten und Varianten für den Spritzguss erhältlich, mit unterschiedlichen Molekularstrukturen und Additiven für unterschiedliche Anwendungen. In einigen Fällen kann recyceltes ABS verwendet werden.

Zu den größten Chemieherstellern von ABS-Spritzgusspellets gehören LG Chem, SABIC und die RTP Company.

Einige ABS-Granulat werden mit Verstärkungsmitteln vermischt. Dazu können Glasfasern gehören , die für mehr Steifigkeit und Formstabilität sorgen, und Mineralien  wie Calciumcarbonat, die für zusätzliche Steifigkeit und Hitzebeständigkeit sorgen. Unter Zusatz von halogenierten Verbindungen können flammhemmende ABS-Typen hergestellt werden , Chemikalien auf Phosphorbasis oder anorganische Verbindungen wie Aluminiumhydroxid.

Zu den gängigen ABS-Mischungen gehört PC/ABS , das eine höhere Hitzebeständigkeit aufweist als reines ABS und PVC/ABS , was eine verbesserte chemische Beständigkeit bietet. ABS/Nylon  Mischungen können eine höhere Verschleißfestigkeit bieten als reines ABS.

ABS-Granulat kann auch mit hitzestabilen Pigmenten gemischt werden  beim Formen, um gleichmäßig gefärbte Teilechargen herzustellen. Masterbatch-Konzentrate liefern bessere Ergebnisse als Trockenpigmente, obwohl beide verwendet werden können.

Formmaterialien für ABS

Spritzgussformen für die ABS-Großserienproduktion werden üblicherweise aus gehärteten Werkzeugstählen wie P20, H13 oder S7 hergestellt. Kleinere Auflagen eignen sich für kostengünstige Aluminiumformen, nutzen sich jedoch schneller ab als Stahlformen. Aufgrund der guten Fließeigenschaften von ABS können Formen relativ komplex sein und feine Merkmale aufweisen, was die Herstellung komplexer Teile mit gleichbleibender Maßgenauigkeit ermöglicht.

Oberflächenveredelung für ABS-Formteile

Nach dem Auswerfen können ABS-Formteile durch Nachbearbeitungsschritte verbessert werden, beginnend mit dem Beschneiden und Entgraten, um überschüssiges Material zu entfernen, bevor mit Endbehandlungen fortgefahren wird, um die Oberflächengüte der Teile zu verbessern.

Um die gewünschte Oberflächenrauheit von ABS-Teilen zu erreichen, können verschiedene Methoden zur Oberflächenbearbeitung eingesetzt werden, wobei ein Diamantschwabbel ideal für Glanz ist und Trockenstrahlen für raue Texturen bevorzugt wird. Bei großen oder mittelgroßen Teileserien ist das Hinzufügen von Texturen zur Metallform in der Regel kostengünstiger als die Nachbearbeitung der einzelnen Kunststoffformteile, da diese nur einmal durchgeführt werden muss.

Prozess Funktion ABS-Kompatibilität Schleifen und PolierenGlättet Oberflächen und entfernt MarkierungenEinfach durchzuführenDampfglättenErzeugt eine glänzende, versiegelte OberflächeAceton oder MEKLackieren und BeschichtenFügt Farbe hinzu und kann schützende Eigenschaften hinzufügenKlebt gut auf der OberflächeGalvanisierenDekorativ oder funktionalErfordert VorbeschichtungTampondruckHinzufügen von Logos oder TextGute Tintenhaftung

Designleitfaden für ABS-Spritzguss

Ingenieure, die Teilekonstruktionen für den ABS-Spritzguss entwickeln, müssen die Einschränkungen des Spritzgussprozesses und in geringerem Maße die spezifischen Fähigkeiten von ABS-Kunststoff im Kontext des Formprozesses berücksichtigen. Zu den DFM-Prinzipien (Design for Manufacturing) für geformtes ABS gehören Wanddickenbeschränkungen und Entformungsschrägen.

Designregeln

Wandstärke

1,1–3,5 mm

Alle Spritzgussteile haben einen empfohlenen Wandstärkenbereich. Wenn es zu dünn ist, lässt sich die Form nur schwer füllen und das Teil ist zu zerbrechlich. zu dick und das Material kann im gesamten Formhohlraum ungleichmäßig abkühlen. ABS erfordert etwas dickere Wände als andere Kunststoffe wie Polyester, Acetal und Acryl, aber weniger dick als Polyurethan.

Entformungswinkel

0,5–1°

In Spritzgusskonstruktionen ist ein Entformungswinkel integriert, damit Teile leicht aus der Form ausgeworfen werden können. Da Formschräge für alle geformten Kunststoffteile von entscheidender Bedeutung ist, ist der hier empfohlene Winkel nicht spezifisch für ABS. Ausnahme bilden Teile mit strukturierter Oberfläche; Da diese eine größere Reibung mit dem Inneren der Form verursachen, wird ein Entformungswinkel von 2–3° empfohlen.

Radien

0,5–1 mm oder 1/2 Wandstärke

Scharfe Ecken werden für Spritzgussteile nicht empfohlen, da sie zu Spannungen und Fließproblemen führen können. ABS ist aufgrund seiner Sprödigkeit besonders empfindlich. Stattdessen erleichtert eine abgerundete Innen- und Außenecke ein effektives Formen und Auswerfen. Der Mindestradius sollte etwa ein Viertel der Wandstärke betragen. Eine Erhöhung dieses Werts auf die Hälfte der Wandstärke führt jedoch zu höherer Festigkeit.

Rippen

Rippenhöhe bis zum 3-fachen der Wandstärke; Rippenstärke 1/2 Wandstärke

Rippen sind dünne erhabene Abschnitte, die senkrecht zur Wand eines Formteils verlaufen. Sie werden verwendet, um die Festigkeit zu erhöhen, ohne dass die Wände dicker gemacht werden müssen, was normalerweise mehr Material erfordert und zu separaten Problemen führen kann.

Bosse

Basisstärke 1/2 Wandstärke

Vorsprünge sind erhabene zylindrische Elemente, in denen ein Befestigungselement wie eine Schraube platziert werden kann, ohne das Teil zu beschädigen. Bei ABS-Teilen sollte die maximale Basisdicke des Vorsprungs nicht mehr als etwa die Hälfte der Wandstärke des Teils betragen.

Toleranz

0,1–0,3 mm

Bei den meisten ABS-Formteilen sollten die Toleranzen nicht kleiner als etwa 0,1 mm sein. Bei sehr kleinen oder präzisen Teilen kann jedoch eine Toleranz von 0,05 mm angegeben werden. Im Allgemeinen empfiehlt es sich, enge Toleranzen nur dann anzugeben, wenn dies unbedingt erforderlich ist (z. B. bei ineinandergreifenden Teilen), um übermäßige Kosten für den Formenbau zu vermeiden.

Tore

Durch Tore kann Material in den Formhohlraum gelangen. Wie bei anderen Kunststoffen werden Anschnitte am besten an dicken Stellen des Teils angebracht. Randtore, Pin-Tore und U-Boot-Tore sind üblich.

Belüftungsöffnungen

0,02–0,05 mm

Das Entlüften von Formen trägt dazu bei, Gaseinschlüsse zu vermeiden – eine Ursache für Verbrennungen und Hohlräume. Diese müssen relativ klein sein, da ABS gute Fließeigenschaften hat und größere Löcher leicht entweichen kann.

Hilfreiche Softwarefunktionen

Viele CAD-Tools verfügen über spritzgussspezifische Funktionen, die die Konstruktion Ihrer ABS-Teile erleichtern. Zu diesen Funktionen können gehören:

Anwendungen des ABS-Spritzgusses

Als äußerst vielseitiger Thermoplast wird ABS-Spritzguss in einer Reihe von Branchen zur Herstellung einer breiten Palette von Produkten eingesetzt, von Spielzeug über Autoteile bis hin zu Baumaterialien. Zu den typischen Anwendungen gehören Automobilkomponenten, Gehäuse der Unterhaltungselektronik, Geräte für das Gesundheitswesen und Industrieteile. Hier sehen wir uns einige Beispiele von ABS-Formteilen an, sortiert nach Branchen.

Zuverlässiges Spritzgießen mit 3ERP

Aufgrund der Größe und Kosten der Spritzgussmaschinen beauftragen Ingenieure und Produktdesigner in der Regel externe Spritzgussunternehmen mit der Herstellung von Teilen oder Prototypen. Diese Unternehmen sind typischerweise auch Spezialisten im Formenbau; Produktdesigner benötigen möglicherweise keine Expertenkenntnisse im Formenbau, um ihre 3D-Designs umzusetzen.

Spritzgießunternehmen verfügen in der Regel über einen Maschinenpark mit unterschiedlichen Schließkräften, abhängig von der Größe der erforderlichen Form.

Unternehmen wie 3ERP sind in der Lage, eine Reihe von ABS-Spritzgussprojekten zu realisieren, vom Prototypen bis zur Massenproduktion. Unsere Fachkompetenz ermöglicht es uns, DFM, Formenbau, Produktion und Oberflächenveredelung zu übernehmen und sicherzustellen, dass die Endprodukte den höchsten Qualitäts- und Präzisionsstandards entsprechen.

Fordern Sie ein Angebot für Ihr nächstes Projekt an, um zu sehen, wie wir Ihnen helfen können.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie lange halten Spritzgussformen für ABS?

Beim Formen eines leicht zu verarbeitenden Materials wie ABS können Formen eine lange Lebensdauer haben. Eine gut gefertigte Stahlform kann Hunderttausende oder sogar eine Million Zyklen überstehen, während eine kostengünstige Aluminiumform in der Regel Zehntausende Zyklen aushält – ideal für das Formen kleiner Stückzahlen.

Wie viel kostet ABS-Spritzguss im Durchschnitt?

Wie bei allen Spritzgussmaterialien fallen beim ABS-Spritzguss die höchsten Kosten für die Herstellung der Form an. Einfache Aluminiumformen kosten ein paar tausend Dollar, während Stahlformen im Allgemeinen mehr als 10.000 Dollar kosten – bei komplexen, mehrteiligen Formen sogar weit mehr. Allerdings sind die Kosten pro ABS-Einspritzung sehr gering. Erwarten Sie, dass Sie bei Kleinserien mehr pro Teil zahlen als bei der Massenproduktion.

Wie berechnet man die Schrumpfung von ABS für den Spritzguss?

Die Schrumpfung der ABS-Form beträgt etwa 0,4–0,7 %. Formenbauer müssen diesen Faktor auf die Hohlraumabmessungen anwenden, um sicherzustellen, dass die endgültigen Formteile nicht zu klein sind.

Warum müssen ABS-Pellets trocken sein?

ABS ist ein hygroskopisches Material, das heißt, es nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf. Wenn das ABS-Granulat vor dem Spritzgießen überschüssiges Wasser aufgenommen hat, führt verdampftes Wasser zu Problemen wie Spritzstellen und Hohlräumen. Um solche Probleme zu vermeiden, können Pellets vor der Verwendung bei mäßiger Temperatur (ca. 80 °C) getrocknet werden.

Wie verhindern Sie verzogene ABS-Formteile?

Das Spritzgießen von ABS ist nicht besonders schwierig, aber Verformungen können minimiert werden, indem man eine konstante Formtemperatur aufrechterhält, eine gleichmäßige Wandstärke verwendet und die fertigen Formteile langsam abkühlt.

Können geformte ABS-Teile im Freien verwendet werden?

ABS ist ein einigermaßen gutes Material für den Außenbereich und bietet eine gewisse Witterungsbeständigkeit. Für sehr anspruchsvolle Außenanwendungen kann jedoch auch ein wetterbeständiger ABS-Typ verwendet werden. Solche Materialien sind so konstruiert, dass sie eine hervorragende UV-Beständigkeit bieten und sich daher im Laufe der Zeit nicht verschlechtern, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt werden.

Warum ABS-Spritzguss dem ABS-3D-Druck vorziehen?

Beide Technologien haben ihre Vorteile. Der FDM-3D-Druck im Extrusionsstil ist eine ausgezeichnete Wahl für die Herstellung einmaliger schneller Prototypen, und Desktop-3D-Drucker können in nicht-industriellen Umgebungen betrieben werden. Andererseits ist Spritzguss die bessere Wahl für die Herstellung dünner, aber stabiler Teile mit einer hervorragenden Oberflächenbeschaffenheit. In großen Stückzahlen ist Spritzguss zudem deutlich günstiger als 3D-Druck.

Was ist mit ABS-Blasformen?

Blasformen ist ein Verfahren zur Herstellung dünner, einfacher Teile wie Plastikflaschen. Dabei wird ein Vorformling in einer Form mit Luft aufgeblasen, bis er an den Wänden der Form haftet. ABS kann beim Blasformen verwendet werden und eignet sich für Teile wie Elektronikgehäuse, Rohre und Schläuche. Es weist jedoch nicht die Transparenz anderer gängiger Blasform-Thermoplaste auf und ist teurer als Materialien wie hochdichtes Polyethylen (HDPE) und Polypropylen (PP).

Sind ABS-Formteile giftig?

Geformtes ABS ist stabil und gilt normalerweise als ungiftig. Allerdings können beim Verbrennen giftige Dämpfe freigesetzt werden. Unbeschichtetes ABS ist ebenfalls recycelbar und recyceltes ABS kann während des Spritzgussprozesses wiederverwendet werden.


CNC-Maschine

  1. Wählen Sie vertrauensvoll Ihren nächsten Gewindefräser
  2. Italienischer Kunde schult eine lineare ATC-CNC-Maschine – Werksbesuch und Demo
  3. Kostenlose Cartoon-Fisch-DXF-Dateien im Pixar-Stil für skurrile Metallwandkunst
  4. 5×10 1530 ATC CNC-Fräser mit 360°-Aggregatekopf – Präzisions-Holzbearbeitungsmaschine
  5. Programmierbeispiel Siemens Sinumerik Milling
  6. Umfassender After-Sales-Support für eine 4×8 Fuß große ATC-CNC-Maschine in der Ukraine
  7. DSP A11:Mastering Step Mode &Distance Mode
  8. CNC-Fräsbeispielprogramm G01 G02 G03 G90 G91
  9. Blue Elephant versendet eine 300-W-1325-CO2-Mischlaserschneidemaschine nach Luanda, Angola
  10. CNC-Bearbeitung für die Smartphone-Herstellung