Spritzguss:Der Schlüssel zur effizienten Kunststoffproduktion

Beim Spritzgießen handelt es sich um einen Prozess, bei dem Kunststoff durch Schmelzen und Einspritzen in eine vorgefertigte Form geformt wird. Das Verfahren wurde erstmals in den 1930er Jahren entwickelt und basierte ursprünglich auf Metalldruckgusskonstruktionen. Es bietet viele Vorteile gegenüber alternativen Herstellungsmethoden, darunter minimale Verluste durch Abfall (da Abfallstücke geschmolzen und recycelt werden können) und minimale Anforderungen an die Endbearbeitung. Dieses Verfahren unterscheidet sich vom Metalldruckguss dadurch, dass geschmolzene Metalle einfach gegossen werden können; Kunststoffharze müssen mit Kraft eingespritzt werden.

Der Prozess nutzt große Spritzgussmaschinen, die die Harze durch sechs Hauptprozesse verarbeiten, um alles von Computerteilen bis hin zu Halloween-Spinnen aus Kunststoff herzustellen. Obwohl es sich bei dieser Maschine um ein komplexes Gerät handelt, besteht sie aus zwei Grundelementen:der Einspritzeinheit und der Schließeinheit.

Der Prozess beginnt mit einer Form, die unter Druck gespannt wird, um den Einspritz- und Kühlvorgang zu ermöglichen. Anschließend werden der Maschine pelletierte Harze zugeführt, gefolgt von den entsprechenden Farbstoffen. Die Harze fallen dann in einen Einspritzzylinder, wo sie auf einen Schmelzpunkt erhitzt werden und dann entweder über eine Schnecke oder ein Stampfgerät in die Form eingespritzt werden.

Dann kommt die Verweilphase, in der der geschmolzene Kunststoff in der Form enthalten ist und hydraulischer oder mechanischer Druck ausgeübt wird, um sicherzustellen, dass alle Hohlräume in der Form gefüllt sind. Anschließend lässt man den Kunststoff in der Form abkühlen, die dann durch Trennen der beiden Formhälften geöffnet wird. Im letzten Schritt wird das Kunststoffteil mit Auswerferstiften aus der Form ausgeworfen. Das fertige Teil kann überflüssige Teile, sogenannte Läufer, enthalten, die abgeschnitten und recycelt werden. Der gesamte Prozess ist zyklisch, wobei die Zykluszeiten je nach erforderlicher Abkühlzeit zwischen zehn und 100 Sekunden liegen.

Der Spritzgussprozess erfordert einige komplexe Berechnungen. Jeder Harztyp hat einen Schrumpfwert, der berücksichtigt werden muss und den die Form ausgleichen muss. Wenn dieser Wert nicht genau bestimmt wird, weist das Endprodukt eine falsche Größe auf oder kann Fehler aufweisen. Typischerweise wird dies dadurch ausgeglichen, dass man die Form zunächst mit Harz füllt, sie unter Druck hält und dann weiteres Harz hinzufügt, um die Kontraktion auszugleichen. Weitere Komplikationen können verbrannte Teile aufgrund einer zu hohen Einstellung der Schmelzetemperatur, Verzug aufgrund einer ungleichmäßigen Oberflächentemperatur oder unvollständige Füllung aufgrund eines zu langsamen Einspritzhubs sein.

Spritzgussformen selbst können überraschend teuer sein, manchmal über 100.000 US-Dollar (USD). Wenn die gewünschte Teilemenge jedoch groß genug ist, werden die Formkosten relativ unbedeutend und die resultierenden Kunststoffteile sind sehr preisgünstig. Einige Formen werden mit mehr als einer Kavität hergestellt; Diese Formen mit mehreren Kavitäten kosten mehr als ihre Gegenstücke mit einer Kavität, aber aufgrund der höheren Produktionseffizienz werden die Kosten pro Teil minimiert.

Dieses Formverfahren kann mit einer Vielzahl von Kunststoffharzen verwendet werden. Zu den beliebtesten Harzen für diese Formform gehören Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und ABS. Jedes hat seine eigenen Vor- und Nachteile und sie werden auf der Grundlage der gewünschten Eigenschaften des Endteils ausgewählt.

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