Kunststoffspritzguss oder Spritzgießen ist die Herstellung von Kunststoffteilen in großen Mengen mithilfe von Spritzgießmaschinen.
Um zu verstehen, wie es funktioniert, müssen Sie über Grundkenntnisse der Spritzgusswerkzeuge verfügen: was sie sind, wie sie funktionieren, wo man sie findet und welche Spritzgusswerkzeuge für bestimmte Aufgaben am besten geeignet sind.
Zum Glück liefert Ihnen dieser Artikel alle Details, die Sie vor der Bedienung eines Spritzgießwerkzeugs wissen müssen:
Was ist eine Spritzgussform?
Eine Spritzgussform oder -platte ist ein maschinell gefertigtes Werkzeug, das beim Kunststoffspritzgießen verwendet wird. Sie formt den geschmolzenen Kunststoff zu fertigen Kunststoffprodukten.
Es handelt sich um den Eintrittspunkt, durch den das geschmolzene Plastik aus der Spritzgießeinheit austreten kann. Dieser Eintrittspunkt der Spritzgießform wird als Angusskanal bezeichnet. Er ist mit den Angusskanälen verbunden, die den Angusskanal mit dem Formhohlraum verbinden.
Das Hohlraumbild ist ein leerer Raum in der Spritzgussform, der die geschmolzenen Kunststoffe in die gewünschte Form und Größe bringt.
Dieses Spritzgießwerkzeug kann je nach Produktionsvolumen eine oder mehrere Kavitäten aufweisen. Formen mit einer Kavität werden als Einkavitätenformen bezeichnet, solche mit mehreren Kavitäten als Mehrkavitätenformen.
Was ist eine Auswerferform?
Die Auswerferform oder B-Platte ist der Teil des Spritzgießwerkzeugs, der als Austrittspunkt dient, durch den die Kunststoffteile aus der Spritzgießform ausgeworfen werden.
Beim Erhitzen der geschmolzenen Kunststoffform schiebt die Schließeinheit die B-Platte aus der Spritzgussform, wodurch ein Austrittspunkt entsteht, und drückt die Kunststoffprodukte mithilfe von Auswerferstiften aus der Spritzgussform.
Was ist Umspritzen?
Beim Umspritzen werden mehrere Schichten um ein einzelnes Produkt herum geformt. Dies geschieht durch erneutes Einbringen der spritzgegossenen Teile in die Form.
Für ein erfolgreiches Verfahren benötigen Sie jedoch spezielle Spritzgießwerkzeuge mit mehreren Spritzeinheiten.
Das Umspritzverfahren ist einfach. Man beginnt damit, die Kunststoffprodukte mit einem Grundfarbenmaterial zu umspritzen und achtet dabei darauf, genügend Platz für weitere Kunststoffprodukte in verschiedenen Farben zu lassen.
Angussarten für Spritzgusswerkzeuge
Die kleine Öffnung, die beim Öffnen einer Form entsteht, wird Anguss genannt. Durch diese Öffnungen gelangt der Kunststoff in die Formhohlräume. Es gibt zwei Haupttypen von Angüssen in Spritzgussformen:
- Automatisch trimmte Angüsse: Diese Angüsse öffnen sich automatisch ohne Eingriff eines Bedieners. Dadurch entstehen weniger Beschädigungen und Narben. Zu diesen Angüssen gehören der Heißkanalanguss, der Ventilanguss und der Auswerferstiftanguss.
- Manuell beschnittene Angüsse: Bei diesen Angussarten muss ein Bediener die Bauteile nach Abschluss eines Produktionszyklus von den Angüssen trennen. Dazu gehören Angusskanäle, Spinnenangüsse, Überlappungsangüsse und andere.
Arten von Spritzgussformen
Die Spritzgussformen unterscheiden sich in Form und Größe je nach dem Kunststoffprodukt, das Sie herstellen möchten.
Für den Kunststoffspritzgussprozess stehen viele verschiedene Spritzgussformen zur Verfügung, am häufigsten wird jedoch das Zweiplatten-Spritzgussverfahren eingesetzt.
Die verschiedenen Kunststoffspritzgussformen werden nach folgenden Kriterien klassifiziert:
Die Anzahl der Formhohlräume
Eines der wichtigsten Unterscheidungsmerkmale von Spritzgussformen ist die Anzahl der Formhohlräume. Es gibt drei verschiedene Arten von Spritzgussformen in dieser Kategorie. Dazu gehören:
- Familienformen: Familienformen verfügen über mehrere separate Kavitäten. Fertigungsunternehmen nutzen sie zur Herstellung von Kunststoffbauteilen unterschiedlicher Formen und Größen.
- Einkavitätenformen: Sie werden zur Herstellung eines einzelnen Formteils pro Zyklus verwendet, da sie nur eine Kavität besitzen. Sie eignen sich in der Regel nicht optimal für die Massenproduktion von Kunststoffteilen, sind aber günstiger als andere Formen.
- Mehrfachformen: Dieses Spritzgießwerkzeug verfügt über mehrere identische Kavitäten zur Herstellung großer Mengen ähnlicher Behälter.
Das Fütterungssystem
Eine weitere Möglichkeit, die Werkzeuge für das Kunststoffspritzgießen zu unterscheiden, besteht in ihrem Zuführungssystem, einer Reihe von Kanälen, darunter Angusskanäle, Angüsse und Gießkanäle, die den geschmolzenen Kunststoff in den Formhohlraum leiten.
Hier sind die verschiedenen Arten von Formen, die in diese Kategorie fallen:
- Isoliertes Anguss-Spritzgießverfahren: Bei diesem Spritzgießverfahren werden unbeheizte Angüsse verwendet, um den geschmolzenen Kunststoff in die Kavität zu leiten. Heizpatronen erzeugen Schichten um den geschmolzenen Kunststoff herum, um isolierende Teile zu bilden.
- Heißkanal-Spritzgießform: Diese Spritzgießformen werden beim Spritzgießen eingesetzt und verwenden extern oder intern beheizte Angusskanäle. Die Formen sind fest in einer Verteilerplatte eingeschlossen, um ein Auswerfen der Kunststoffteile zu verhindern.
- Kaltkanal-Spritzgießform: Ähnlich wie die isolierte Kanal-Spritzgießform verwendet die Kaltkanal-Spritzgießform unbeheizte Kanäle, um den geschmolzenen Kunststoff in die Formhohlräume zu leiten. Dadurch ist sie die beste Option für die Herstellung wärmeempfindlicher Kunststoffbauteile.
Die Formplatte
Wie bereits erwähnt, gehören Formplatten zu den Werkzeugen, die zur Herstellung von Kunststoffbehältern verwendet werden. Anhand der Anzahl der Formplatten lassen sich verschiedene Spritzgusswerkzeuge unterscheiden. Dazu gehören:
- Zweiplatten-Spritzgießverfahren: Dieses Spritzgießverfahren zeichnet sich durch geringe Werkzeugkosten und die Kompatibilität mit nahezu allen Angusskanälen aus und ist daher das am häufigsten verwendete Spritzgießverfahren bei Hunderttausenden von Kunststoffherstellern. Allerdings sind diese Unternehmen eher mit Einkavitätenformen vertraut.
- Dreiplatten-Spritzgießverfahren: Im Gegensatz zum Zweiplatten-Spritzgießverfahren mit nur einer Trennebene verfügt es über eine zusätzliche Abstreiferplatte mit zwei Trennebenen. Diese Trennebenen trennen das Gießsystem von den Spritzgussteilen.
- Stapelspritzgießform: Sie ist die teuerste Spritzgießform dieser Kategorie, arbeitet aber effizienter und senkt die Gesamtbetriebskosten. Außerdem benötigt sie pro Zyklus nur wenige Schließkräfte.
Materialauswahl für Werkzeuge im Kunststoffspritzguss
Die Wahl des Werkzeugmaterials ist einer der am meisten übersehenen, aber dennoch entscheidenden Aspekte bei der Konstruktion von Spritzgusswerkzeugen. Die Materialwahl beeinflusst die Lebensdauer Ihrer Spritzgusswerkzeuge maßgeblich.
Sie können Ihre Formwerkzeuge aus Aluminium oder Stahl herstellen. Aluminium ist jedoch nicht die beste Wahl für die Fertigung von Kunststoffteilen mit engen Toleranzen. Verwenden Sie es daher nur für Bauteile mit geringen Toleranzen.
Sie sollten außerdem Folgendes beachten:
- Die richtige Stahlhärte und -güte sind entscheidend für die Balance zwischen Zähigkeit und Haltbarkeit der Spritzgusswerkzeuge.
- Man benötigt härteren Stahl, um glasfaserverstärkte Werkstoffe zu formen, die Werkzeuge wie Angüsse und Formeinsätze abnutzen können.
- Man kann die Härte von Stahl auch nutzen, um ihn spröde zu machen. Daher ist er nicht optimal für Werkzeugbauteile geeignet, die seitlicher Belastung ausgesetzt sind.
Der Zusammenhang zwischen hoher Werkzeugkomplexität und engen Toleranzen
Werkzeugformdesign, Kavitätenbildung und Werkstoffe beeinflussen die Toleranzen von Spritzgusswerkzeugen. Einfachere Verfahren ermöglichen tendenziell engere Toleranzen als komplexe Teile, da bei diesen weitere Variablen, wie beispielsweise die Anzahl der Kavitäten, die Einhaltung enger Toleranzen gefährden können.
Im Allgemeinen benötigen Sie für die Herstellung komplexer Teile mit zusätzlichen Merkmalen wie Gewinden und Hinterschneidungen hochentwickelte Werkzeuge für den Kunststoffspritzguss. Bei komplexen Geometrien können außerdem zusätzliche rotierende mechanische Zahnräder erforderlich sein.
Der Prozess zur Herstellung von Spritzgusswerkzeugen
Die Herstellung von Spritzgusswerkzeugen ist an sich nicht besonders kompliziert. Der genaue Ablauf kann jedoch je nach Produkt, Material und gewünschten Spezifikationen variieren.
Demzufolge sind hier die grundlegenden Phasen des Spritzgießprozesses:
Design und Ingenieurwesen
Der erste Schritt im Spritzgießprozess ist die Konstruktion und Entwicklung. Dabei wird ein 3D-CAD-Modell der Spritzgießform erstellt und deren Leistungsfähigkeit mithilfe einer Simulationssoftware getestet, um festzustellen, ob sie Kunststoffteile mit den gewünschten Formen, Größen und Toleranzen produziert.
Prototyp
Im nächsten Schritt wird eine Prototypform erstellt, um das Design zu testen. Dies hilft Ihnen zu entscheiden, ob Ihr Modell das gewünschte Ergebnis liefert. Sie können diese Phase auch nutzen, um Ihr Formdesign zu optimieren, bevor es die finale Phase erreicht.
Werkzeugherstellung
Hier wird die eigentliche Form hergestellt. Zur Herstellung der Formen können verschiedene Materialien wie Aluminium und Stahl sowie Techniken wie Funkenerosion (EDM), CNC-Bearbeitung oder 3D-Druck verwendet werden.
Formqualifizierung
Der nächste Arbeitsschritt bei der Herstellung der Spritzgusswerkzeuge besteht darin, mehrere Testteile anzufertigen und die Eigenschaften und Abmessungen der geformten Kunststoffe zu messen, um festzustellen, ob sie die erforderlichen Spezifikationen und Normen erfüllen.
Massenproduktion
Nachdem Sie nun wissen, dass Ihre Form geeignet ist, können Sie sie für die Serienproduktion verwenden. Dazu werden die verschiedenen Formhohlräume mit dem geschmolzenen Kunststoff gefüllt und dieser muss ausreichend Zeit zum Abkühlen und Erstarren haben, um die Form der Form anzunehmen.
Wartung
Der Prozess endet nicht mit der Produktion. Die Spritzgussmaschine muss regelmäßig gewartet werden, um die gleichbleibend hohe Produktqualität zu gewährleisten. Dazu gehört die Reparatur verschlissener Teile, die Durchführung notwendiger Justierungen und die regelmäßige Reinigung.
Worauf Sie bei der Suche nach einem Hersteller von Kunststoffformen achten sollten
Die Suche nach dem besten Fertigungsunternehmen für Ihren kundenspezifischen Spritzgussprozess kann etwas schwierig sein. Sie müssen die richtigen Fragen stellen und die benötigten Antworten kennen.
Um den besten Hersteller für Ihren Formgebungsprozess zu finden, sollten Sie Folgendes beachten:
- Jahrelange Erfahrung: Erfahrung zählt. Hersteller mit mehr Erfahrung produzieren tendenziell weniger Fehler, wodurch die Gesamtbetriebskosten sinken.
- Inländische Fertigung: Um die Vorteile der hauseigenen Werkzeuge nutzen zu können, empfiehlt es sich, einen lokalen Hersteller zu beauftragen.
- Klare Kommunikation: Wählen Sie einen zuverlässigen Hersteller, der Sie über den Projektfortschritt informiert. Bitten Sie ihn, Ihnen den Ablauf im Vorfeld zu erläutern und fragen Sie nach den benötigten Materialien. Achten Sie darauf, wie er seine Ziele präsentiert und entscheiden Sie, ob Sie mit ihm gut kommunizieren können.
Fazit
Nachdem Sie nun die Funktionsweise von Spritzgusswerkzeugen kennen, können Sie mit Ihrem Projekt beginnen. Es ist ein recht unkomplizierter Prozess, um Kunststoffbehälter in großen Mengen innerhalb eines angemessenen Zeitraums herzustellen. Das Verfahren ist zudem kostengünstig und ermöglicht Ihnen die Produktion hochwertiger Produkte in kürzester Zeit.
