Kunststoffspritzguss:Von den Materialoptionen bis zur Verwendung

Wahrscheinlich sind Sie in greifbarer Nähe von etwas, das im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt wurde. Der äußerst zuverlässige und effiziente Kunststoffspritzguss ist eine der kostengünstigsten Methoden zur Herstellung einer großen Anzahl präziser, konsistenter Komponenten. Von der Abdeckung von Fernbedienungen bis hin zu chirurgischen Instrumenten, die in Krankenhäusern verwendet werden, von Wasserflaschendeckeln bis hin zu Innenelementen von Flugzeugen, Kunststoffspritzguss wird jedes Jahr zur Herstellung von Milliarden von Produkten verwendet.

Das 1872 erstmals von zwei Brüdern entwickelte Verfahren, das eine Alternative zu Elfenbein bei der Herstellung von Billardkugeln suchte, wurde in den letzten 100 Jahren immer ausgefeilter und nutzte technische und materielle Fortschritte, um zu einer der vielseitigsten Techniken für die Massenproduktion zu werden. Im Kern bleibt es ein eleganter und einfacher Prozess. Thermoplastische Pellets werden bis zu einem flüssigen Zustand erhitzt, in eine Form gespritzt, an Ort und Stelle abkühlen gelassen und dann ausgeworfen. Auch wenn es recht einfach klingt, können sehr komplexe und komplizierte Formen und Produkte schnell und präzise mit sehr wenig Materialabfall hergestellt werden.

Das Spritzgießen ist unter anderem deshalb so weit verbreitet, weil für den Herstellungsprozess eine große Auswahl an Materialien zur Verfügung steht, die es ermöglichen, Produkte nach strengen Spezifikationen herzustellen. Beispielsweise kann ein Design Starrheit oder Flexibilität erfordern; UV-Stabilität; Hitze-, Chemikalien-, Stoß- oder Bruchfestigkeit; Flammhemmung oder Biokompatibilität. Härte und Gewicht werden ebenso berücksichtigt wie die Materialkosten. Designer und Ingenieure nutzen Kombinationen und kundenspezifische Anpassungen, um einzigartige Teile zu erstellen, die hochkomplexe oder ungewöhnliche Anwendungsanforderungen erfüllen.

Die sechs am häufigsten verwendeten Materialien beim Kunststoffspritzguss sind:

• Polypropylen (PP)
• Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
• Polyamid (Nylon)
• Polyethylen hoher Dichte (HDPE)
• Polycarbonat (PC)
• BS+PC-Mischung

Es gibt Tausende von Variationen innerhalb jedes dieser Materialien, sodass der perfekte Kunststoff die Anforderungen des Designs erfüllt. Jedes Material hat seine Stärken und Schwächen. Zum Beispiel hat Polycarbonat eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit, Klarheit und optische und mechanische Eigenschaften. Es ist jedoch nicht chemikalien- und lösemittelbeständig. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), oft kombiniert mit Polycarbonat, hat mechanische Zähigkeit, große Temperaturtoleranz, gute Dimensionsstabilität und einfache Herstellung.

Komplexe und elegante Produkte, die im Kunststoffspritzguss hergestellt werden, sind auf gut gestaltete Formen, auch Werkzeuge genannt, angewiesen. Sobald ein Produkt entworfen ist, muss das Werkzeug für die Herstellung entworfen und gebaut werden. Viele Elemente sind wichtig, wie z. B. Dicke, Rippendesign, Nabendesign, Eckübergänge, Schweißnähte, Angussplatzierung und richtig angeordnete Belüftungsöffnungen. Diese Formen sind sehr teuer; Einmal erstellt, sind sie jedoch langlebig und widerstehen einer wiederholten Verwendung mit nur routinemäßiger Wartung. Mit niedrigen Arbeitskosten, minimalen Nachbearbeitungsanforderungen und der Fähigkeit, hohe Toleranzen zu berücksichtigen, ist das Verfahren effektiv und effizient für hohe Produktionsläufe und produziert eine konsistente Teilequalität mit sehr wenig Materialabfall.

Die hohen Anlaufkosten für den Kunststoffspritzguss machen additive Fertigungstechnologien für manche Projekte zu einer attraktiven Alternative. 3D-Druck in Industriequalität kann kostengünstige und risikoarme Prototypen neuer Designs liefern, die getestet und perfektioniert werden können, bevor sie in die Massenproduktion gehen. Produkte können von den Konstruktionsbeschränkungen von Formschrägen, Hinterschnitten und anderen Werkzeuganforderungen befreit werden. Ohne den Mehraufwand für Werkzeuge können Additive eine wirtschaftliche Wahl für die Produktion kleiner Stückzahlen sein. Darüber hinaus können additive Designs einfach digital angepasst werden, ohne dass kostspielige neue Formen erstellt werden müssen, was es zu einer attraktiven Option für Projekte macht, die eine Anpassung oder Serialisierung erfordern. Da additive Technologien ausgereift sind, um den Anforderungen der heutigen Welt gerecht zu werden, wenden sich Ingenieure und Designer diesen innovativen Ansätzen zu, um neue Produkte und neue Fertigungsmodelle zu entwickeln.

Gründe für Spritzguss:

• Sie möchten eine große Menge identischer Bauteile oder Produkte herstellen
• Sie legen Wert auf eine schnelle Produktion und niedrige Arbeitskosten
• Ihr Design weist eine komplexe Geometrie auf oder erfordert Konsistenz und Präzision
• Sie möchten mehrere Arten von Kunststoffen in einzelnen Komponenten oder Produkten verwenden können
• Sie möchten recycelte Materialien verwenden und im Herstellungsprozess niedrige Ausschussraten erzielen
• Die Vorabkosten für die Konstruktion der Form für die Herstellung werden durch niedrige Kosten pro Artikel bei großen Auflagen ausgeglichen

Gründe, um die additive Fertigung anstelle des Spritzgussverfahrens in Betracht zu ziehen:

• Ihr Design erfordert Prototyping oder Anpassungen, die bei der Arbeit mit Formen kostspielig wären
• Sie benötigen ein geringes Volumen, das die Werkzeugkosten nicht rechtfertigt
• Ihr Design umfasst Anpassungen von einem Stück zum anderen
• Ihr Design erfüllt nicht die Anforderungen an Spritzgusswerkzeuge wie die Berücksichtigung von Formschrägen und Hinterschnitten
• Ihr Design enthält Geometrien, die mit Spritzguss nicht möglich wären
• Sie möchten viele Teile in einem zusammenfassen

Es stellt sich heraus, dass die Billardkugel, die das Spritzgießen hervorgebracht hat, nicht abgehoben ist. Anscheinend prallte es nicht so von den Schienen ab, wie seine Designer gehofft hatten. Was sich durchsetzte, war die Technologie des Kunststoffspritzgusses, die heute über hundert Jahre alt und agil genug ist, um jedes Jahr Milliarden vielseitiger Produkte herzustellen. Neugierig, welche Art von Herstellungsprozess für Ihr Projekt am besten geeignet wäre? Zögern Sie nicht, unser Team zu kontaktieren.

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