Spritzgießen vs. Gießen: Den richtigen Prozess für Ihr Produkt wählen

Produktdesigner, die Materialoptionen für ein Produkt oder Bauteil prüfen, müssen Fertigungsprozesse bei ihrer Auswahl berücksichtigen. Zwei gängige Verfahren sind Spritzgießen und Gießen. Beim Spritzgießen wird ein Material unter hohem Druck in flüssigem Zustand in eine Form eingebracht. Beim Gießen hingegen nutzt man die Schwerkraft, um das Material in die Form zu bringen. Beide Verfahren spielen eine wichtige Rolle in der Fertigung, doch es gibt Unterschiede, die bei Designentscheidungen beachtet werden müssen. Im Folgenden einige der wichtigsten Unterschiede zwischen Gießen von Polyurethan und Spritzgießen.

Materialverträglichkeit

Jedes Fertigungsverfahren ist für bestimmte Materialien optimiert. Beim Spritzgießen, das Materialien mit sehr niedriger Viskosität im flüssigen Zustand erfordert, werden häufig Thermoplaste wie ABS, Polypropylen, TPU und Polyethylen verwendet. Ihre niedrige Viskosität ermöglicht die Formgebung. Gießen setzt meist Thermoplaste ein, die beim Aushärten irreversibel geformt werden – wie bei Thermoplastischen Polyurethanen.

Aufgrund ihrer Chemie zeigen Thermoplaste und thermoplastische Elastomere große Unterschiede in den Materialeigenschaften. Thermoplastische Polyurethane bieten beispielsweise ein viel breiteres Härtespektrum (Durometer), verbesserte Abriebfestigkeit und erhöhte Chemikalienbeständigkeit im Vergleich zu ihrem thermoplastischen Pendant TPU. Die für den Betrieb des Produkts oder Bauteils erforderlichen physikalischen Eigenschaften bestimmen das richtige Material und damit das geeignete Fertigungsverfahren.

Werkzeug- und Fertigungskosten

Aufgrund der hohen Drücke und Temperaturdifferenzen beim Spritzgießen können Werkzeugkosten höher ausfallen. Spritzgießwerkzeuge sind meist geschlossene Metallformen mit komplexen Systemen zur Temperatur- und Materialflussregelung. Diese erfordern teure Bearbeitungs- und Veredelungsschritte. Aufgrund ihrer Kosten kann die Amortisation der Spritzgießwerkzeuge lange dauern, oft sehr hohe Produktionsvolumen erfordern.

Gießen verwendet tendenziell einfachere Werkzeuge, was meist niedrigere Werkzeugkosten bedeutet. Es können offene Formen, geschlossene Formen, Pressformen und viele andere Formdesigns eingesetzt werden. Dies bietet große Flexibilität bei der Gestaltung des richtigen Formverfahrens für ein Produkt. Daher ist Gießen oft eine hervorragende Lösung für Produkte mit niedrigen bis hohen Stückzahlen.

Rapid Prototyping

Produkte und Bauteile im vorgesehenen Material schnell und kostengünstig zu prototypen, beschleunigt den Produktentwicklungsprozess: Je schneller Sie das Material in der Anwendung validieren, desto schneller kommt das Produkt auf den Markt. Spritzgießen erfordert Hartwerkzeuge für Prototypen – mit höheren Kosten und längeren Vorlaufzeiten. Wenn das Material die Anwendungsanforderungen nicht erfüllt, haben Sie möglicherweise ein teures, unbrauchbares Werkzeug oder kostspielige Nachrüstungen. Die geringe Komplexität des Gießens ermöglicht Prototypen mit Weichformen aus verschiedenen Materialien. Gieß-Prototypenwerkzeuge lassen sich schnell und einfach herstellen, was schnelles, iteratives Prototyping ermöglicht.

Ein Wort zu RIM

Reaction Injection Molding (RIM) nutzt einen ähnlichen Prozess wie Spritzgießen – Material wird unter hohem Druck in eine geschlossene Form eingebracht. RIM wird jedoch mit Thermoplastischen Polyurethanen kombiniert, sodass die chemische Reaktion in der Formkavität stattfindet. Diese Technologie ermöglicht Produktdesignern den Zugriff auf ein robusteres Materialspektrum, während sie einige Vorteile des Spritzgießens genießen. RIM wird häufig für größere Teile, komplexe Geometrien oder einzigartige Oberflächenveredelungen eingesetzt, die im Gießverfahren schwer zu realisieren sind.

Ziehen Sie Reaction Injection Molding (RIM) für Ihre Fertigung in Betracht? Lesen Sie unseren aktuellen Blogbeitrag: 5 Design-Tipps für erfolgreiches RIM-Design.

Fazit

Bei der Bewertung verschiedener Fertigungsverfahren ist es wichtig, die Materialanforderungen eines Produkts, Werkzeug- und Produktionskosten sowie die Einpassung des Fertigungsverfahrens in den Produktentwicklungszyklus zu berücksichtigen. Spritzgießen und Gießen haben jeweils eigene Vor- und Nachteile. Das Verständnis dieser Verfahren hilft Produktdesignern bei Material- und Designentscheidungen. Die frühzeitige Identifikation des richtigen Fertigungsverfahrens kann den Unterschied zwischen pünktlichem Markteintritt und kostspieligen Verzögerungen ausmachen.