Spritzguss

Spritzguss

Kostengünstige Massenproduktion mit überzeugender Rentabilität

Der ständige Fortschritt in der Technik erfordert neue Maßnahmen und bessere Herstellungsverfahren, um ungewöhnliche Formen für Kunststoffelemente in möglichst kurzer Zeit kostengünstig zu produzieren. Ein Verfahren, das in vielen Branchen fortschreitende Technologien und Lösungen ermöglicht, ist der Spritzguss. Bei Formen, die aufgrund der speziellen Anforderungen nicht im Pressverfahren hergestellt werden können, ist der Spritzguss eine effiziente Lösung.

Das als Spritzgießen bekannte Urformverfahren kommt vor allem in der Kunststoffverarbeitung zum Einsatz. Das Granulat wird in der Spritzgießmaschine plastifiziert, und anschließend unter Druck in das Spritzgießwerkzeug, das die gewünschte Form für das spätere Produkt aufweist, eingespritzt. Nach der Abkühlung nimmt der Werkstoff einen festen Zustand an und wird als Fertigteil entnommen. Hochwertige Spritzgießmaschinen mit einer Schließkraft zwischen 280 bis 55000 kN ermöglichen vielfältige Lösungen, um Unternehmen und die Industrie wettbewerbsfähig zu machen.

Die Vorteile des Spritzgusses

Durch das technologische Verfahren können Werkstoffe von zehntel Gramm bis 150 Kilogramm im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Spezielle Verfahren ermöglichen die Bearbeitung verschiedenster, individueller Formen und Oberflächen. Gravuren, Farbeffekte, Muster oder Narbungen auf sogenannten berührungsfreundlichen Bereichen sind für den Spritzguss kein unlösbares Problem. Wirtschaftlich betrachtet ist der Spritzguss mittlerweile speziell in der Massenproduktion von Teilen aus Kunststoff unverzichtbar.

Die kostengünstige Herstellung von direkt verwendbaren Formteilen bis zu Millionen Teilen ist wirtschaftlich rentabel. In vielen Betrieben wirkt sich der positive Effekt durch den Umstieg auf den Spritzguss so aus, dass die Transportwege kürzer werden und Zwischenlager unrentabel werden. Damit ist die Basis für wettbewerbsfähige Stückkosten gelegt.

Speziell bei den Fertigungen in der Feinwerktechnik oder der Herstellung von Massenprodukten überzeugt der Spritzguss durch seine hohe Genauigkeit. Die Oberfläche eines Bauteils wird individuell gewählt. Allerdings ist das Verfahren nur dann empfehlenswert, wenn von einer Herstellung größerer Stückzahlen ausgegangen wird. Hier rechnet sich die Wirtschaftlichkeit erst durch die deutlich höhere Fertigungsstückzahl und die vielseitige Herstellungskapazität. Die vergleichsweise kostenintensiven Investitionen in Werkzeuge und Maschinen lohnen sich ab einigen 1000 Stück und überzeugen durch die Herstellung von Millionen von präzise gearbeiteten Kunststoffteilen und Baumkomponenten, die in beeindruckend kurzer Zeit kostengünstig hergestellt werden können.

Einsatzbereiche von Spritzguss

Das Spritzgussverfahren wird in den verschiedensten Branchen und im Alltag tagtäglich benutzt. Medizintechnische Kleinteile wie medizinische Einwegartikel wie Einwegkanülen oder sterile Infusionsschläuche, aber auch Bauteile sowie Komponenten in der Autoherstellung wären ohne die kostengünstige Herstellung im Spritzguss nicht möglich. Türschlösser, Stoßfänger, verchromte Kunststoffteile und andere hochwertige Innenraumkomponenten zu niedrigen Stückpreisen sowie die vollautomatische Fertigung von Leichtbaukonstrukten basieren auf dem Spritzguss.

Die Haushaltstechnik bietet weitere Beispiele, bei denen die kostengünstige Methode zum Tragen kommt: Vielzählige Bauteile wie Bedienfelder mit Hochglanzoptik für Waschmaschinen, Spülmaschinen oder Staubsauger werden mit State-of-the-Art-Technologien wirtschaftlich hergestellt. Branchen wie Heizung und Sanitär oder Elektrotechnik profitieren ebenso von den preislich attraktiven Herstellungsverfahren wie die Medizintechnik oder die Automobilindustrie.

Technologien, die auf Spritzguss basieren


Der Spritzguss verarbeitet ausschließlich Kunststoffe wie Elastomere, Duroplaste und Thermoplaste. Das wichtigste und häufigste Kunststoffverarbeitungsverfahren ist das sogenannte Thermoplast-Spritzgießen. Der Spritzguss mit Elastomeren und Duroplasten unterschiedet sich insbesondere durch spezifische Betriebsparameter wie beispielsweise Temperaturen und andere Kriterien. Neben gebräuchlichen Verfahren wie dem Thermoplast-Spritzgießen oder dem Elastomer-Spritzgießen gibt es verschiedenste Spezialformen wie Pulverspritzgießen, kurz Powder Injection Molding – PIM, genannt, oder dem Wasserinnendruck-Spritzgießen. Bei diesem Verfahren wird anstelle von Gas Wasser in den Spritzgussbauteil geleitet. Dieses Verfahren verkürzt die Zykluszeit deutlich und verbessert die Oberflächenstruktur.

Vereinfacht erklärt basiert die Technologie einer Spritzgussmaschine auf einem simplen Prinzip. Die Spritzeinheit plastifiziert den Kunststoff, bereitet ihn auf und dosiert ihn für die weitere Bearbeitung. Die Schließeinheit schließt das sogenannte Formwerkzeug. Die Auswerferseite der trennbaren Schließeinheit wird elektromechanisch oder hydraulisch bedient. Nach Vollendung des Fertigungsprozesses wird das Spritzgussteil entformt, ausgeworfen. Beide Einheiten benötigen für ein zufriedenstellendes Ergebnis beim Spritzgussverfahren Temperaturen, die dem Werkstoff, aber auch dem Bauteil und dem Prozess entsprechen.

Der Verfahrensablauf bei thermoplastischen Kunststoffen

Das Granulat wird eingebracht und aufgeschmolzen. Ein Hydraulikzylinder sorgt für einen Staudruck in der Schmelze, sodass das Material verdichtet und homogenisiert wird. Nach Erreichen der erforderlichen Materialmenge beginnt die Einspritzphase, die mit einem Druck zwischen 500 bis 2000 bar erfolgt. Hierbei wird die Schmelze möglichst laminar am Fließen gehalten. Erfolgt das Einspritzen bei zu hohen Temperaturen, würde sich die Schergeschwindigkeit erhöhen und der Abbau der Moleküle verstärken. Durch das kältere Werkzeug kühlt die Schmelze in der Werkstoffform. Sobald der Gefrierpunkt erreicht ist, erstarrt die Schmelze.

Der Restdruck erfolgt solange, bis der Anguss zufriedenstellend erstarrt ist. Die Düse wird geschlossen, der nächste Spritzguss kann erfolgen. Das entformte Schüttgut wird entnommen und abgelegt – oder es wird sofort weiterverarbeitet. Das Einspritzen dauert vier Sekunden, das Plastifizieren zwischen 12 bis 17 Sekunden. Der längste Teil des Spritzgussverfahrens erfordert das Restkühlen mit einer Dauer zwischen 12 bis 19 Sekunden.

Die wenigen Sekunden Verarbeitungszeit verdeutlichen die Effizienz dieses Verfahrens, das durch Füllstoffe wie Glasfasern oder Glaskugeln modifiziert werden können. Das thermoplastische Spritzgussverfahren wird für Polyolefine zur Herstellung von Armaturenbrettern und Stoßstangen genutzt, Plexiglas und Polycarbonat für transparente Gegenstände wie Rückleuchten oder Scheinwerfer. Das beliebte Kinderspielzeug Lego besteht zum großen Teil aus Polystyrol.

Welche Unterscheide bestehen beim Duraplast- und Elastomer-Spritzguss?

Duraplaste benötigen zum Härten Wärme zwischen 130 bis 250°C. Die Schmelze fließt aufgrund höherer Füllstoffanteile nicht so gut wie Thermoplaste. Es wird mit einer geringeren Scherwärme gearbeitet bei einem Druck von maximal 2500 bar. Die Entformung der Duraplaste erfolgt im heißen Zustand. Das Verfahren ermöglicht Wanddicken von bis zu 50 Millimetern. Fahrzeugscheinwerfer bzw. Reflektoren sind bekannte Anwendungsgebiete des Verfahrens, das deutlich längere Zykluszeiten in der Verarbeitung aufweist als Thermoplaste.


Elastomere wie zum Beispiel Naturkautschuk erfordern ein heißeres Werkzeug als die Formmasse. Rieselfähiges Pulver wird zusammen mit einer Flüssigkeit auf knapp 80°C erwärmt. Die entstehende Reibungswärme verkürzt die Vulkanisierzeit, was das Verfahren besonders wirtschaftlich macht. Die Spritzgussmaschinen verfügen über mehrere Schließeinheiten mit mehr Werkzeugen und verschiedensten Teilen wegen der längeren Vulkanisierzeit.

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