Kunststoff-Spritzgießen

Das Kunststoffspritzgießen ist ein Fertigungsverfahren, das für die Großserienproduktion identischer Kunststoffteile eingesetzt wird. Bei diesem Kunststoffspritzgussverfahren wird geschmolzener Kunststoff in eine Form eingefüllt, um ein Bauteil in Form des Formhohlraums herzustellen. Das Kunststoffspritzgießen wird häufig eingesetzt, um die folgenden Kriterien zu erfüllen:

• Wenn große Mengen von Bauteilen schnell hergestellt werden müssen
• wenn die Kosten pro Teil möglichst gering gehalten werden müssen
• wenn alle herzustellenden Teile das gleiche Design haben

Das Kunststoffspritzgießen ist bei hohen Produktionsmengen - in der Regel Tausende bis Hunderttausende von Bauteilen - äußerst kostengünstig. Ein zusätzlicher Vorteil des Kunststoffspritzgießens ist, dass eine breite Palette von Materialien und Farben verwendet werden kann, was den Produktdesignern mehr Freiheit bei ihren Entwürfen gibt.

Das Kunststoffspritzgießen ist ein äußerst effektives Herstellungsverfahren für Produkte in vielen verschiedenen Branchen. Hier sind einige der gängigsten Beispiele:

• Konsumgüter wie z. B. Lagerbehälter werden häufig im Spritzgussverfahren aus haltbaren, kostengünstigen Kunststoffen wie PVC hergestellt.
• Teile für die Luft- und Raumfahrt, wie z. B. Pumpenzahnräder, Turbinenschaufeln und Ventilsitze, können im Spritzgussverfahren aus technischen Kunststoffen wie PAI und PEEK hergestellt werden, da diese Kunststoffe den extremen Temperaturen in Flugzeugen standhalten können.
• Elektronikteile wie Steckverbinder und Kabel werden häufig durch Umspritzen mit statisch ableitenden Kunststoffen wie ABS-Blends hergestellt.
• Teile für medizinische Geräte, Monitortragarme, Infusionspumpen und vieles mehr werden im Spritzgussverfahren aus Kunststoffen wie PEEK, Polycarbonat und Polystyrol hergestellt, da sie sich leicht sterilisieren lassen und keine Feuchtigkeit aufnehmen.
• Das Spritzgießen kann zur Herstellung von Teilen in der Energiewirtschaft verwendet werden, z. B. für umspritzte Ventile, Dichtungen, Rohrauskleidungen und vieles mehr aus hitzebeständigen Kunststoffen wie PEEK und PTFE.
• Das Spritzgießen wird in der Automobilindustrie häufig zur Herstellung von Teilen wie Türverkleidungen, Motorkomponenten und vielem mehr verwendet. Zu den häufig verwendeten Materialien für diese Teile gehören glasgefülltes Nylon, PBT, PPE-PS und Polyetherimid.

Beim Kunststoffspritzgießen wird geschmolzener Kunststoff in eine Form gespritzt, die anschließend abkühlt und zu einem Teil erstarrt. Das Spritzgießverfahren besteht aus vier grundlegenden Schritten:

• Einspannen - Die Hälften der Metallform werden mit Klammern zusammengehalten, damit sie dem Druck standhalten können, der beim Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs entsteht.
• Einspritzen - Das Harzgranulat wird erhitzt und in die Form eingespritzt. Nachdem der größte Teil des Kunststoffs eingespritzt ist, wird durch Packen und Halten Druck ausgeübt, damit der Kunststoff alle Teile der Form ausfüllt.
• Abkühlen - Nach Abschluss der Einspritzung kühlt der geschmolzene Kunststoff ab und bildet ein festes Teil.
• Auswerfen - Nach Abschluss der Abkühlung wird das feste Kunststoffteil ausgeworfen und der Prozess wiederholt sich.

Kunststoff-Spritzgießmaschinen bestehen aus drei Hauptteilen: der Einspritzeinheit, dem Werkzeug und der Schließ-/Auswerfeinheit. Das Spritzgießwerkzeug selbst enthält das Anguss- und Angusssystem, die Anschnitte, zwei Hälften des Formhohlraums und optionale seitliche Maßnahmen.

Formhohlraum

Formhohlräume haben eine A-Seite und eine B-Seite. Die B-Seite - auch als "Kern" bezeichnet - ist in der Regel die nicht-kosmetische Innenseite, auf der sich die Auswerferstifte befinden, mit denen das endbearbeitete Teil aus der Form gedrückt wird. Die A-Seite - auch als "Kavität" bezeichnet - ist die andere Seite der Form, die mit geschmolzenem Kunststoff gefüllt wird. Die Formhohlräume enthalten Entlüftungsöffnungen, über die die heiße Luft abgeleitet wird, damit die Teile nicht überhitzen.

Angusssystem

Das Verteilersystem leitet den geschmolzenen Kunststoff von der Schnecke in die Kavität. Bei Kaltkanalwerkzeugen erstarrt der Kunststoff im Verteilersystem und in den Kavitäten. Das bedeutet, dass die Angusskanäle mit den Teilen ausgeworfen werden. Bei vielen Kaltkanalsystemen werden das Teil und die Angüsse über ein Drei-Platten-Werkzeug automatisch getrennt entformt. Bei einem Drei-Platten-Werkzeug wird der Anguss durch eine zusätzliche Platte zwischen dem Anspritzpunkt und dem Anschnitt getrennt. Im Gegensatz dazu entstehen bei Heißkanalwerkzeugen keine am Teil befestigten Angusskanäle, da das Material bis zum Anschnitt in geschmolzenem Zustand gehalten wird. Heißkanalsysteme sind vorteilhaft, weil sie den Ausschuss verringern und die Formteilkontrolle verbessern.

Gießkanäle

Angusskanäle leiten den geschmolzenen Kunststoff aus der Düse. Angüsse kreuzen sich mit einem Angusskanal, der zum Anschnitt führt, wo der geschmolzene Kunststoff in die Kavitäten eintritt. Der Angusskanal hat einen größeren Durchmesser als der Angusskanal, so dass eine ausreichende Menge an Material aus der Spritzeinheit austreten kann.

Anschnitte

Ein Anschnitt ist eine kleine Öffnung, durch die der geschmolzene Kunststoff in den Formhohlraum eintreten kann. Man kann die Anschnitte in der Regel am Formteil erkennen, da sie als kleine raue Stelle oder Vertiefung erscheinen, die als Anschnittreste bezeichnet werden.

Trennebene

Die Trennebene eines spritzgegossenen Kunststoffteils ist dort zu sehen, wo sich die Formhälften zum Einspritzen schließen. Es handelt sich um eine dünne Linie aus Kunststoff, die den Außendurchmesser des Teils bedeckt.

Seitliche Einwirkungen

Bei den seitlichen Einwirkungen handelt es sich um Einsätze, die in die Form eingesetzt werden, damit das Material um sie herumfließt und Hinterschneidungen erzeugt. Es ist wichtig, daran zu denken, dass die seitlichen Aktionen so gestaltet sein müssen, dass das Teil ordnungsgemäß ausgeworfen werden kann.

Es gibt drei Arten von Kunststoffen, die aufgrund ihrer geringen Kosten und ihrer Haltbarkeit am häufigsten beim Spritzgießen verwendet werden: Polycarbonat, Polypropylen und Nylon. Schauen wir uns diese drei Kunststoffe sowie andere, die beim Spritzgießen verwendet werden, genauer an.

• Polycarbonat (PC) ist chemikalien- und abriebfest und hat eine sehr hohe Schlagzähigkeit.
• Polypropylen (PP) ist ein haltbarer Kunststoff, der extrem feuchtigkeits- und chemikalienbeständig ist. Er ist außerdem lebensmittelecht und ein guter elektrischer Isolator.
• Polyamid (Nylon) ist wegen seiner Langlebigkeit, seines hohen Schmelzpunkts, seiner Wärmebeständigkeit und seiner chemischen Beständigkeit sehr beliebt.
• Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist haltbar und kratzfest. Außerdem bietet es eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität.
• Polyethylen hoher Dichte (HDPE) ist haltbar und gleichzeitig leicht, was es für viele Anwendungen interessant macht. Außerdem bietet es eine hohe Zugfestigkeit, eine gute chemische Beständigkeit und eine ausgezeichnete elektrische Isolierung.
• PC-ABS ist eine Mischung aus ABS und PC, die Zähigkeit und Hitzebeständigkeit bietet. Außerdem bietet es eine gute Dimensionsstabilität.
• Weitere Kunststoffe, die beim Spritzgießen verwendet werden, sind Polystyrol (PS), SAN, PVC, PET, PBT, PEI, PPS, PMMA, TPU und TPE.