top of page
Suche
  • AutorenbildJonas Tomkus

Spritzgussverfahren

Aktualisiert: 19. Aug. 2022

Das Spritzgussverfahren wird häufig eingesetzt, wenn ein Hersteller technische Komponenten in großen Mengen herstellen muss. Das bedeutet jedoch nicht, dass es nicht auch für kleinere Produktionsserien verwendet werden kann. Das Spritzgussverfahren kann auch für Kleinserien bis zu 1.000 Teilen wirtschaftlich sein, da es Material einspart und eine neue Möglichkeit der schnellen Werkzeugherstellung bietet.


In diesem Artikel werden die Vorteile des Spritzgussverfahrens, der allgemeine Prozess und die wichtigsten Arten des Spritzgusses sowie einige der Grenzen des Verfahrens beschrieben.



Spritzgussverfahren

Was ist der Vorteil des Spritzgussverfahren ?


Es gibt mehrere Gründe, warum ein Hersteller das Spritzgussverfahren anderen Verfahren zur Herstellung von Teilen vorziehen kann.


Herstellung großer Stückzahlen

Herstellung großer Stückzahlen

Mit seinen extrem schnellen Zykluszeiten, die bis zu 10 Sekunden betragen können, ist das Spritzgussverfahren ideal für Großserien von 100.000 oder mehr Produkten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Hersteller Mehrkavitätenwerkzeuge verwendet, die die Herstellung mehrerer Produkte pro Zyklus ermöglichen.


Kosten-Wirksamkeit


Die Herstellung einer Form erfordert zwar eine hohe Anfangsinvestition, die sich aber durch die niedrigen Kosten pro Teil, die das Spritzgussverfahren bietet, auszahlt. Selbst bei kleineren Serien haben Hersteller die Möglichkeit, Aluminium oder 3D-Druck zu verwenden, um ihre Formkosten niedrig zu halten.


Präzisio


Beim Spritzgießen wird geschmolzener Kunststoff unter hohem Druck eingespritzt. Dieser Druck presst das geschmolzene Material gegen die Gussform und ermöglicht so die Herstellung komplizierter Formen und detaillierter Teile.


Reproduzierbarkeit


Das Spritzgussverfahren ermöglicht es den Herstellern, ein und dasselbe Teil immer wieder zu produzieren. Bei korrekter Anwendung des Verfahrens gibt es keine Abweichungen zwischen den einzelnen Teilen.


Geringer Abfall


Die Hersteller haben die volle Kontrolle über die Menge des in eine Gussform gegossenen Materials. Dies bedeutet in der Regel sehr wenig Abfall, da der Hersteller nur die Menge an Material verwendet, die er zum Füllen seiner Form benötigt.


Große Materialauswahl

Große Materialauswahl

Es gibt eine große Auswahl an Kunststoffen, die ein Hersteller für das Spritzgussverfahren verwenden kann, was ihm die Kontrolle über seinen Produktionsprozess ermöglicht. Das Spritzgießen ermöglicht auch die Verwendung von recycelten, biologisch abbaubaren und biokompatiblen Materialien, wobei letztere in der Lebensmittel- und Medizinbranche besonders wichtig sind. Zum Beispiel können Hersteller mit Hilfe des Spritzgießens Implantate für Operationen herstellen. Beim 2K-Spritzgießen schließlich kann ein Hersteller zwei Materialien in einer einzigen Form verwenden, was die Herstellung von mehrfarbigen und mehrkomponentigen Teilen ermöglicht.


Ablauf des Spritzgussverfahrens


Es gibt verschiedene Arten von Spritzgussverfahren, auf die später in diesem Artikel näher eingegangen wird. Als allgemeines Verfahren umfasst das Spritzgießen jedoch in der Regel die folgenden Schritte.


Schritt Nr. 1 - Die Idee


Bevor ein Hersteller eine Gussform herstellen kann, muss er zunächst eine Produktidee entwickeln. Die Vielseitigkeit des Spritzgusses bedeutet, dass diese Idee sehr komplex sein kann.


Schritt Nr. 2 - Erstellen eines 3D-Modells


Bevor man in eine Form investiert, ist es wichtig, ein Produkt zu konzipieren. Viele Hersteller verwenden computergestützte Design-Software, um ein 3D-Modell ihrer Idee zu erstellen. Anhand dieser 3D-Modelle können sie nicht nur ihre Idee überprüfen, sondern auch eventuelle Probleme, die bei der Verwendung einer Gussform auftreten können.


3D-Modells

Schritt Nr. 3 - Design der Gussform


Unter der Voraussetzung, dass das 3D-Modell realisierbar ist, folgt der Entwurf der Gussform. Die Gussform wird um das 3D-Modell herum entworfen, um sicherzustellen, dass sie perfekte Nachbildungen des betreffenden Produkts herstellen kann. Ein wichtiger Punkt ist hier das Konzept des Design für die Herstellung (DFM). Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem ein Produkt so entworfen wird, dass die Effizienz der Fertigung auf der Grundlage der zu verwendenden Ausrüstung maximiert wird. Dazu gehören die Auswahl der richtigen Werkzeuge, Materialien und Technologien sowie die Anwendung moderner Konstruktionsprinzipien.


DFM stellt sicher, dass das entworfene Teil mit den gewählten Werkzeugen hergestellt werden kann. Es ist auch ein zeitaufwändiger Prozess, da die Konstrukteure oft ein Gleichgewicht zwischen dem entworfenen Teil und dem, was mit den Werkzeugen machbar ist, finden müssen.


Schritt Nr. 4 - Bearbeitung der Gussform


Nachdem der Entwurf der Gussform verfestigt ist, wird sie aus dem entsprechenden Material hergestellt. Zu diesen Materialien gehören unter anderem Stahl, Aluminium und Thermoplaste. Die Wahl des Materials hängt von der Produktionsserie ab. Bei hohen Stückzahlen werden eher robustere Materialien wie Stahl verwendet.


Schritt Nr. 5 – Spritzgussmaschine


Nach der Herstellung der Gussform wird diese in eine Gussmaschine eingesetzt. Die drei Haupttypen sind hydraulische, elektrische und Hybridmaschinen. Hydraulische Maschinen bieten eine außergewöhnliche Schließkraft und Haltbarkeit, allerdings auf Kosten eines hohen Energieverbrauchs und einer ungenauen Gussform. Elektrische Maschinen sind genauer und energieeffizienter, aber sie kosten mehr und müssen regelmäßig gewartet werden. Hybridmaschinen vereinen viele der besten Aspekte von hydraulischen und elektrischen Maschinen, erfordern aber auch einen höheren Wartungsaufwand und sind schwieriger zu beschaffen.


Spritzgussmaschine

Schritt Nr. 6 - Einspritz- und Kühlmethoden


Nach der Wahl der Maschine wählt der Hersteller dann die Einspritz- und Kühlmethoden aus.

Beispiele für Einspritzmethoden sind Schnecke und Kolben. Bei der Schneckeneinspritzung wird das Rohmaterial in eine Kammer gegossen, in der es plastifiziert wird, bevor es in eine andere Kammer gelangt, in der das Material in die Gussform eingespritzt wird. Bei der Kolbeninjektion wird das plastifizierte Material mit Hilfe eines Kolbens in die Form gedrückt.


Zur Kühlung kann der Hersteller Wasser verwenden, das die Maschine kühlt und das Wachstum von Bakterien verhindert. Er kann auch Öl verwenden, wobei ein Ölkühler zum Einsatz kommt, der kaltes Öl durch die Maschine pumpt. Bei der variothermen Kühlung werden zyklisch wechselnde Temperaturen verwendet, die sich ideal für lange, dünne und Mikrobauteile eignen.


Einspritz- und Kühlmethoden
Einspritz- und Kühlmethoden
Einspritz- und Kühlmethoden

Schritt Nr. 7 - Plastifizierung durch Wärme


Das Rohmaterialgranulat wird so weit erhitzt, dass es sich verflüssigt. Die Gussform wird geschlossen und für die Einspritzung vorbereitet.


Schritt Nr. 8 – Einspritzung


Der verflüssigte Kunststoff wird entsprechend den vorgegebenen Einstellungen der Maschine in die Form gespritzt.


Schritt Nr. 9 – Unterdrücken


Wenn sich das geschmolzene Material in der Gussform absetzt und abkühlt, beginnt es auch zu schrumpfen. Das Nachpressen gleicht dies aus, indem mehr geschmolzenes Material hinzugefügt wird, um die durch die Schrumpfung entstandenen Lücken zu füllen.


Schritt Nr. 10 – Kühlung


Die Gussform wird mit Wasser oder Öl als Kühlmittel gekühlt. Einige Hersteller experimentieren auch mit der variothermen Technologie. Das Kühlmittel durchläuft in der Regel die Maschine und die installierte Gussform und kühlt den eingespritzten Kunststoff, um ihn stabil zu machen.


Schritt Nr. 11 - Entformen/Auswerfen


Die Form wird geöffnet und das Kunststoffteil wird entnommen. Je nach Art des Angusses und des Anschnitts muss der Hersteller möglicherweise auch den in der Gussform verwendeten Anguss manuell entfernen.


Welche Spritzgussverfahren gibt es ?


Es gibt viele Arten von Spritzgussverfahren, die alle ihre Vor- und Nachteile haben. Die drei gängigsten sind :


1. Thermoplastisches Spritzgussverfahren


Thermoplast wird als Granulat in die Maschine eingelegt und zum Einspritzen aufgeschmolzen. Das geschmolzene Material sammelt sich vor dem Spritzgusswerkzeug und ist bereit zum Einspritzen. Die Überwachung ist bei diesem Spritzgussverfahren von entscheidender Bedeutung, da während der Anwendung verschiedene Veränderungen auftreten können.

2. Duroplast-Spritzguss


Duroplaste werden häufig für Teile mit dicken Wänden bis zu 50 mm verwendet, zum Beispiel für Fahrzeugscheinwerfer. Jüngste Fortschritte ermöglichen es jedoch, mit diesem Spritzgießverfahren Teile mit einer Dicke bis zu 1 mm herzustellen. Duroplast-Spritzguss härtet durch Einwirkung von Wärme aus.

3. Elastomer-Spritzgießen


Dies ist ein weiteres wärmebasiertes Verfahren, was bedeutet, dass das Spritzgießwerkzeug eine höhere Temperatur als das eingefüllte Rohmaterial haben muss. Die Vulkanisierungszeiten sind bei dieser Spritzgussform höher. Diese Spritzgussform bietet eine gute Alternative zur Gummi- und Silikonverarbeitung.


Einschränkungen des Spritzgussverfahrens


Das Spritzgussverfahren hat mehrere Nachteile, die zu berücksichtigen sind, bevor ein Hersteller es einsetzt. Obwohl das Spritzgießen in Bezug auf Materialkosten und Produktionseffizienz Geld spart, sind die anfänglichen Einrichtungskosten hoch. Das Spritzgussverfahren eignet sich auch nicht für sehr große Teile, da die Schließmechanismen oft nicht in der Lage sind, große Gussformen wirksam genug zusammenzuhalten. Bei einigen Spritzgussverfahren besteht außerdem die Möglichkeit, dass visuelle Defekte wie Bindenähte, Auswerfermarken und durch Anschnitte verursachte Fehler auftreten.


Was wird mit dem Spritzgießverfahren hergestellt?


Das Spritzgießverfahren wird zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet. Dazu gehören allgemeine Haushaltsprodukte wie Zahnbürsten, Einwegbesteck, Trinkhalme und Wäschekörbe. Die Präzision des Spritzgießens ermöglicht auch die Herstellung von medizinischen Komponenten wie Einwegspritzen, Herzklappen, Schläuchen und sogar künstlichen Gelenken. Das Verfahren kann auch zur Herstellung von elektrischen Schaltern, Spielzeug, Auto- und Computerteilen sowie Lebensmittelverpackungen verwendet werden.


Spritzgießverfahren - Vielseitige Produktgestaltung


In diesem Artikel wurde das allgemeine Spritzgießverfahren untersucht. Der genaue Ablauf hängt jedoch von mehreren Faktoren ab, unter anderem von der gewählten Art des Spritzgießens und den Anforderungen des Herstellers. Diese Vielseitigkeit in Verbindung mit niedrigeren Produktherstellungskosten und der Wiederholbarkeit des Verfahrens hat das Spritzgießen zu einer der weltweit führenden Produktherstellungstechniken gemacht.

36 Ansichten0 Kommentare

Commentaires


Zwei Koponenten
bottom of page