Die richtigen Werkzeugwerkstoffe für den Spritzguss-Erfolg auswählen

Werkzeugwerkstoffe für den Spritzguss

Zwar kann die Wahl des Spritzgussmaterials die Entscheidung für den Werkzeugwerkstoff beeinflussen, doch beginnen wir mit den Optionen für den Werkzeugbau, da dieser dem eigentlichen Spritzguss vorgelagert ist.

Beim Thema Werkzeugwerkstoffe ist zu bedenken, dass Spritzguss häufig zur Herstellung von Hunderttausenden oder Millionen identischer Kunststoffteile eingesetzt wird. Daher müssen die verwendeten Metallformen äußerst langlebig sein.

Traditionell kommen gehärtete Werkzeugstähle zum Einsatz, doch Aluminium hat sich als ebenso beliebte Alternative etabliert. Auch Nickel kann verwendet werden; wir konzentrieren uns hier jedoch auf Stahl- und Aluminiumformen, da dies die gängigsten Varianten sind.

Die Wahl des Werkzeugwerkstoffs hängt von mehreren Faktoren ab:

• Wie viele Formteile sollen gefertigt werden?
• Welcher Kunststoff wird für die Formteile verwendet?
• Wie komplex ist das Bauteildesign?
• Wie hoch ist das Gesamtbudget für das Projekt?

Generell eignen sich sowohl Stahl- als auch Aluminiumformen für wenig aggressive Kunststoffe. Stark abrasive Kunststoffe hingegen sind in härteren Stahlformen besser aufgehoben. Zudem können Stahlformen extrem hohe Stückzahlen besser bewältigen.

Aluminiumformen hingegen bieten ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis. Viele Aluminiumlegierungen sind kostengünstig und lassen sich durch Verfahren wie CNC-Bearbeitung schnell verarbeiten, was sehr kurze Lieferzeiten ermöglicht. Aluminium ist daher oft der bevorzugte Werkzeugwerkstoff für Kleinserien.

Vorteile von Stahl:

• Abrasionsbeständigkeit

Vorteile von Aluminium:

• Geringere Kosten
• Kürzere Lieferzeiten

Wichtige Eigenschaften für Spritzgussmaterialien

Die Wahl eines Spritzgussmaterials erfordert eine genaue Betrachtung des Verwendungszwecks des Bauteils. Benötigt es Festigkeit, Zähigkeit oder Elastizität? Soll es hohe oder niedrige Reibung aufweisen? Muss es chemisch oder hitzebeständig sein? Ein Spritzgussmaterial sollte erst dann ausgewählt werden, wenn die gewünschten Materialeigenschaften definiert sind.

Zu berücksichtigende Materialeigenschaften können sein:

RapidDirect unterstützt Sie bei der Auswahl eines passenden Spritzgussmaterials für Ihr spezifisches Projekt. Teilen Sie uns einfach mit, was Sie fertigen möchten.

Spritzgussmaterialien

Geeignete Spritzgussmaterialien lassen sich in drei Hauptkategorien einteilen: Thermoplaste, die alle für das Verfahren geeignet sind; Duroplaste, von denen einige verwendet werden können; und Elastomere, von denen ebenfalls einige einsetzbar sind. Auch die Herstellung von Verbundwerkstoffen aus zwei oder mehr Materialien ist möglich.

Thermoplaste werden am häufigsten verwendet, da sie von Natur aus für den Spritzguss prädestiniert sind. Sie werden bei Erwärmung weich und formbar und erstarren beim Abkühlen wieder.

Das bedeutet, dass Thermoplaste in fester, granulierter Form in den Trichter der Spritzgussmaschine gefüllt, in der beheizten Kammer geschmolzen und in die Metallform eingespritzt werden. Wenn der heiße Kunststoff auf die Forminnenwand trifft, kühlt er ab und erstarrt zum fertigen Bauteil.

RapidDirect bietet folgende Spritzgusskunststoffe an:

• ABS
• POM
• Acryl
• HDPE
• Nylon 6
• Nylon 6/6
• PBT
• PC-PBT
• PEEK
• PEI
• PLA
• Polycarbonat
• Polypropylen
• PPE-PS
• PPS
• PSU
• PVC
• LDPE
• PC-ABS
• PET
• Polyethylen
• Polystyrol
• TPE
• TPV

Spritzgussmaterialien für spezifische Bauteile

Spritzguss ist ein flexibles Verfahren, und für ein Formteil stehen oft mehrere Materialien zur Auswahl. Dennoch haben sich für weit verbreitete Bauteile wie Gehäuse, Behälter, Ventile etc. gewisse Konventionen etabliert.

Im Folgenden finden Sie einige gängige Spritzgussteile und die üblicherweise dafür gewählten Materialien.

Behälter

PC, LDPE, HDPE, Polystyrol

Behälter gehören zu den am häufigsten spritzgegossenen Bauteilen – ob für Lebensmittel, Konsumgüter oder andere Zwecke. Kunststoffe mit chemischer Beständigkeit und Transluzenz werden oft bevorzugt.

Elektrokomponenten

PET, PEI, TPE

Elektrokomponenten werden häufig im Spritzguss gefertigt. Zähe, beständige Kunststoffe mit geringer Wasseraufnahme eignen sich gut.

Lager

POM, Nylon, PET, PPS

Lager und andere Maschinenteile können per Spritzguss hergestellt werden, sofern ein festiger Kunststoff mit guter Ermüdungsbeständigkeit verwendet wird.

Ventile

POM, PET

Ventile dienen zum Absperren von Luft- oder Flüssigkeitsströmen und werden häufig per Spritzguss gefertigt. Chemisch beständige Materialien wie POM und PET kommen hier standardmäßig zum Einsatz.

Automobilkomponenten

ABS, PC, PET

Spritzgegossene Automobilkomponenten sind allgegenwärtig, doch die Eignung bestimmter Kunststoffe hängt vom jeweiligen Bauteil ab.

ABS kann für Konsolen und Verkleidungen verwendet werden, während steifere Materialien wie PET für Filter und Pumpen geeignet sind. Stoßfänger bestehen oft aus Polypropylen.

Spielzeug

ABS, Polystyrol, PVC

Viele Kinderspielzeuge werden im Spritzguss hergestellt und erfordern Kunststoffe mit guter Zähigkeit und Schlagfestigkeit. LEGO-Steine, eines der berühmtesten Spielzeuge überhaupt, werden aus ABS gefertigt.

Spritzgussteile in Farbe

Da Spritzguss breit für Konsumgüter eingesetzt wird, ist es wichtig, dass Hersteller Formteile in verschiedenen Farben produzieren können – beispielsweise passend zum Corporate Design.

Glücklicherweise ist das Einfärben von Spritzgussteilen unkompliziert.

Einige Rohmaterialien sind bereits mit Pigmenten vorgemischt und benötigen keine weitere Farbgebung. Diese nennt man Compound-Farben. Für ungefärbte Kunststoffgranulate gibt es drei weitere Möglichkeiten:

Lösungsmittelfärbung

Farblose Granulate können durch ein pigmentiertes Öl, gemischt mit einem Lösungsmittel, eingefärbt werden. Die Mischung wird kurz vor Beginn des Spritzgusszyklus aufgesprüht.

Trockenpigmentmischung

Granulate können auch mit trockenem Pigmentpulver statt Öl und Lösungsmittel eingefärbt werden. Dabei wird das farbige Pulver im Trichter mit den Granulaten vermischt.