Produktion revolutionieren: Spritzguss trifft 3D-Druck für komplexe Teile

Bei Kunststoffprodukten ist Spritzguss die gängigste Fertigungsmethode – sie deckt die große Mehrheit der täglich genutzten Kunststoffteile ab. Wie der Name sagt: Spritzgussteile erzeugen komplexe, intricate Objekte durch Einbringen von Kunststoff in Formen bis zur Aushärtung in die gewünschte Form. Formenherstellung erforderte gewöhnlich CNC-Bearbeitung aus Metallen wie Aluminium oder Stahl.

Immer mehr Unternehmen setzen jedoch auf 3D-gedruckte Spritzgussformen statt auf subtraktive Fertigungsmethoden. Hier die Gründe:

Günstigere Formen & schnellere Produktion

Ein Problem traditionellen Spritzgusses: Formen können teuer sein. Massive Investitionen – 3.000 bis über 100.000 $ (je nach Formenkomplexität oder Material). Fairerweise: Bei Hochvolumenproduktion oft große Stückzahlen. Formen halten lange. Dennoch: massive Summe, besonders im Vergleich zu 3D-gedruckten Pendants.

3D-gedruckte Spritzgussformen, besonders via SLA oder Material Jetting, erreichen annähernd die Genauigkeit von CNC-gefertigten Formen bei weit geringerem Preis. Deutlich schnellere Durchlaufzeiten für Produkte, Prototypen, Tests. Nicht nur das: Unternehmen können Formen im Haus produzieren und testen – mit höherer Kontrolle über das Endprodukt.

Schalterhersteller Berker fand diese Vorteile entscheidend. Mit einem Objet30 Pro reduzierten sie Produktionszeiten von 28 auf 3 Tage, Kosten von 22.000 $ auf 3.000 $.

„Diese neue Flexibilität ermöglicht uns, zwei oder drei Lösungen gleichzeitig zu testen, um das beste Ergebnis zu erzielen“, sagt Andreas Krause, Leiter Technische Abteilung & Fertigung bei Berker. „Die bestätigte Qualität unserer Produkte, gefertigt mit diesen funktionalen Prototypen, hat unsere F&E-Prozesse beschleunigt.“

Kleinserienfertigung

Wie erwähnt: 3D-gedruckte Formen sind preis-/geschwindigkeitsmäßig top, aber nicht für Großserien. Gedruckte Kunststoffformen halten Verschleiß schlechter stand – kürzere Lebensdauer. Doch das ist kein massiver Nachteil: Es hat eine Nische in der Kleinserienfertigung geschaffen. Prototyp-Spritzgussformen aus 3D-Druck waren nie als Ersatz für Weich-/Hartwerkzeuge in Mittel-/Hochvolumen gedacht – sie schließen die Lücke zwischen Weichwerkzeugformen und 3D-gedruckten Prototypen.

Mit modernen temperaturbeständigen 3D-Druckmaterialien und der Designfreiheit des 3D-Drucks sind 3D-gedruckte Formen eine Option für Low-Run-Spritzgusswerkzeuge. Beste geeignet für schnellere Durchlaufzeiten (1–2 Wochen vs. 5–7 Wochen). Bei Produkten wie Elektrokomponenten oder Sanitärtechnik: Kleinerer Runs profitabler als direkter Massenstart.

Produktionsmengen ab 50–100 Teilen möglich. Auch ideal für kleine Teile (< 150 mm). Die Runs wirken klein, senken aber Spritzguss-Startkosten drastisch – Unternehmen produzieren im mittleren Produktionslevel.

Teilkomplexität erhöhen

Zwei Arten 3D-gedruckter Spritzgussformen: Formeinsätze in Aluminiumrahmen und freistehende, vollständig 3D-gedruckte Formen. Qualitativ haben rahmenlose Formen viel zu bieten. Ihre Grundkonstruktion erlaubt Details, ohne auf traditionelle Aluminiumgehäuse angewiesen zu sein.

Ohne Aluminiumrahmen nutzt der Drucker mehr Material und Zeit – sichert aber Details wie intricate Kühlkanäle. Der höhere Detaillierungsgrad kann entscheidend sein für winzige funktionale Komponenten und Lücken, die bestimmte Produkte brauchen. Unternehmen wie Grundfos (Pumpsysteme) fanden dies den besten Weg, winzige Details in das Spritzteil zu bringen bei exzellenter Oberflächenqualität.

Beeindruckend, da Spritzguss bereits zu den komplexesten Teilen und besten Finishes am Markt gehört. Doch das Endprodukt ist nur so gut wie die Form – diese Details heben die Latte weiter an.

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