Beherrschung des Spritzgießens mit technischen Hochtemperaturkunststoffen

Veröffentlicht am 13. Dezember 2021

Ursprünglich veröffentlicht auf fastradius.com am 13. Dezember 2021

Das Spritzgießen ist nach wie vor die schnellste und kostengünstigste Lösung der Branche für hochvolumige Präzisionsteile. Während für den Prozess traditionell minderwertige Kunststoffe verwendet wurden, greifen moderne Produktteams zunehmend auf leistungsstarke technische Polymere zurück, die überlegene mechanische und thermische Eigenschaften bieten.

Die Arbeit mit Hochtemperaturkunststoffen erfordert stärkere Formen, die extremen Verarbeitungstemperaturen standhalten. Ihr Fertigungspartner entwirft und fertigt die Form in der Regel auf der Grundlage Ihrer CAD-Daten. Wenn Sie jedoch die besonderen Herausforderungen und kritischen Konstruktionsentscheidungen kennen, können Sie kostspielige Wiederholungen und Qualitätsprobleme vermeiden. Nachfolgend finden Sie eine umfassende Anleitung zum Spritzgießen mit Hochtemperaturmaterialien.

Übliche Hochtemperaturkunststoffe

Technische Kunststoffe mit Schmelzpunkten zwischen 216 °C und 382 °C ersetzen zunehmend Metalle in Branchen wie Automobil, Luft- und Raumfahrt und Elektronik. Sie vereinen geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und hervorragende Dimensionsstabilität.

Polyetheretherketon (PEEK) ist ein kristallines Polymer, das erhebliche Wärme absorbieren kann. Mit einem Schmelzpunkt von 343 °C und einer Entflammbarkeit gemäß UL94V-0 ermöglicht PEEK höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und ein schnelles Ausbrennen. Seine geringe Rauchentwicklung, Kriechfestigkeit und Ermüdungstoleranz machen es ideal für Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Belastung.

ULTEM® (PEI) ist ein amorphes Harz, das sich leicht bindet, einen Schmelzpunkt von 218 °C hat und bei erhöhten Temperaturen seine mechanische Integrität behält. Seine Brennbarkeitsklasse V-0 und die minimale Rauchemission eignen sich für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie für Hochleistungselektronikanwendungen.

1. Wärmeübertragungskanäle einbeziehen

Äquidistante Kühl- und Heizkanäle im Formhohlraum sorgen für eine gleichmäßige Temperaturkontrolle, reduzieren die Zykluszeiten und verhindern Verzug. Gestalten Sie die Kanäle so, dass jeder Hohlraum die gleiche Durchflussrate erhält, was schnelle Temperaturanpassungen vor dem Auswerfen ermöglicht.

2. Verwenden Sie Thermostifte

Wenn die Kanalplatzierung durch Vorsprünge oder eine komplexe Geometrie eingeschränkt ist, können Thermostifte – zylindrische Einsätze mit versiegelter Flüssigkeit – unzugängliche Bereiche zum Hauptwärmeübertragungsnetzwerk überbrücken. Diese Stifte können Wärme bis zu zehnmal schneller übertragen als Kupfer und tragen so dazu bei, eine stabile Innentemperatur aufrechtzuerhalten, ohne den Kühlmitteldruck zu verändern.

3. Wählen Sie das richtige Formmaterial

Die Wahl eines Formmaterials, das Bearbeitbarkeit, Kosten und Abriebfestigkeit in Einklang bringt, ist von entscheidender Bedeutung. Hochfeste Stähle wie H-13, S-7 oder P20 eignen sich optimal für Großserien, während Aluminiumwerkzeuge eine kostengünstige Lösung für Prototypen bieten. Materialien mit geringerer Wärmeleitfähigkeit erfordern zusätzliche Kühlkanäle und erfordern möglicherweise Flüssigkeiten mit höherer Temperatur.

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Hochtemperaturkunststoffe eröffnen Gestaltungsfreiheiten, die Metall nicht bieten kann. Ein erfahrener Spritzgusspartner kann die Komplexität der Materialauswahl, des Formendesigns und der Prozessoptimierung bewältigen, um Teile zu liefern, die strenge Leistungskriterien erfüllen.

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