Spritzguss ist keine Unbekannte mehr

 

Im Jahr 2013 wurde eine Geburtstagsfeier zelebriert – und zwar die der Swatch-Uhr, die damals bereits 30 Jahre auf dem Buckel hatte. 1983 war die Uhr eine Revolution. Heute ist das Spritzgussverfahren nicht mehr wegzudenken.


Wie es dazu kam, wissen indes nur die wenigsten. Eine kleine Spritzgussmaschine wurde angeschafft, um zu testen, zu tüfteln und die Idee zu verfolgen, dass Kunststoff auch bei der Uhrenkonstruktion spruchreif werden könnte. Zugegeben, die Tüftelei brachte nur mäßigen Erfolg, womit sich die anschließende Weiterbildung zum Kunststoffingenieur erklären lässt: Es fehlte schlichtweg an Know-how. Der erste Prototyp entstand damals als Geheimprojekt. Heute ist die Spritzguss-Technik längst keine Angelegenheit mehr, die hinter verschlossenen Türen passieren muss. Vielmehr ist die Spritzgusstechnik heute aus unzählig vielen Branchen gar nicht mehr wegzudenken.

So funktioniert das SpritzgussverfahrenLego-Bausteine sind sicherlich das wohl bekannteste Resultat eines Spritzgussvorgangs, das sogar Kinder bereits kennen. (Foto: pixabay.com © Clovis_Cheminot (CC0 Public Domain)
Das Spritzgussverfahren ist eng verwoben mit der Verarbeitung von Kunststoffen. Besonders beliebt ist das Spritzgussverfahren, um komplizierte Teile in Serie und als Masseartikel zu fabrizieren. Der Weg erfolgt hier direkt vom Rohstoff Kunststoff zum Fertigteil. Nachbearbeiten muss man die fertigen Formen meist wenig bis gar nicht. Zudem ist das Spritzgussverfahren voll automatisiert, was sich positiv auf die Genauigkeit, die Qualität und die Quantifizierung des Formteils auswirkt.

Auch für die Formung von Auto-Interieur lässt sich das Spritzgussverfahren aufgrund der hohen Präzision besonders gut anwenden. (Foto: pixabay.com © vratislavklega0 (CC0 Public Domain)Der Verfahrensablauf ist geregelt in der DIN 24 450 und folgt diesen Einzelschritten:
1.) Zunächst wird der Rohstoff, der in aller Regel als Pulver, Granulat oder Streifen vorliegt, fließfähig gemacht.
2.) Das vorgefertigte Werkzeug schließt.
3.) Der flüssige Kunststoff wird ins Werkzeug gespritzt.
4.) Je nach verwendetem Rohmaterial wird dieses nun erhitzt oder abgekühlt, um sich wie eine zweite Haut in die dafür gefertigte Form zu legen.
5.) Ist das gewünschte Formteil fertig, öffnet sich das Werkzeug.

Mit der bloßen Automatisierung des Ablaufs ist es meist nicht getan, schließlich soll kontinuierlich an den Produktionszeiten gefeilt werden, um schneller und somit in derselben Zeit mehr produzieren zu können. Um den skizzierten Verfahrensablauf bewerkstelligen zu können, besteht eine Spritzgussmaschine in aller Regel aus dem Formwerkzeug, der Schließeinheit und einem Aggregat. Die extern liegende Steuerung stößt die Abläufe an. Die Temperier-Vorrichtung ist für die passende Betriebstemperatur des Kunststoffs zuständig. Pumpen und weitere Details, die für die Beförderung des Kunststoffs nötig sind, sind im Maschinenbett untergebracht. Detaillierte Skizzen zu diesen Beschreibungen hält der Hanser Verlag hier vor.

Dienstleister, die das Spritzgussverfahren offerieren, stehen mächtig unter Druck, denn: Produktzyklen werden immer kürzer, dafür klopfen fast tagtäglich neue technische Herausforderungen an die Tür des Innovation-Managers. Um bei dieser dynamischen GrundeinstellungEinzelne Teile einer Spielekonsole lassen sich im Spritzgussverfahren fertigen. (Foto: pixabay.com © WikiImages (CC0 Public Domain) am Ball bleiben zu können, ist der Bedarf an Dienstleistern groß, die Funktionalität, Design und Lieferbereitschaft gleichermaßen erfüllen. Gefragt sind Spritzgussprofis in ganz unterschiedlichen Bereichen wie der Blick auf diese Aufstellung zeigt:
Automobilbranche: Karosserie, Innenraum, Verglasung, Beleuchtung, Klimatisierung, Motorraum, Sicherheits- und Bedienelemente, Composite
Verpackungsindustrie: Verschlüsse, Behälter (Dünnwandbehälter, Rundbehälter, Großbehälter), Paletten
Medizin-Branche: Diagnostika, Medizintechnik, Pharma, Healthcare
Alltagsprodukte: Wassertechnik, Haushaltswaren, Bau-/Garten- und Elektrogeräte, Büroartikel, Möbel, Spielwaren, Sport- und Freizeitequipment
Elektronik und Telekommunikation: Mobile Kommunikation, Displays, Unterhalts- und Computerelektronik, Autoelektronik, Steckverbinder und Sensoren, Funktionsoberflächen

Verfahrensvielfalt sorgt für breite Marktakzeptanz
Warum so viele Branchen nicht mehr ohne das Spritzgussverfahren arbeiten können, liegt in der breiten Anwendbarkeit. Dies folgenden Spritzgussverfahren werden hier näher erläutert:
• CardaFlex-Verfahren
• Duroplast-Spritzgießen
• Elastomer-Spritzgießen
• Gashinterdruck-Verfahren
• Gasinnendruck-Spritzgießen
• In-Mold-Verfahren
• Insert-Spritzgießen
• Mehrkomponenten-Spritzgießen
• Pulverspritzgießen
• Schmelzkern-Spritzgießen
• Spritzblasen
• Spritzprägen
• Thermoplast-Schaumgießen
• Thermoplast-Spritzgießen
• Transfer-Spritzgießen
• Wasserinnendruck-SpritzgießenAuch aus dem Haushaltsbereich – beispielsweise bei Staubsauger und Trockner – sind Produkte aus dem Spritzgussverfahren bekannt. (Foto: pixabay.com © IMS68 (CC0 Public Domain)

Was für das Verfahren spricht, wurde bereits angesprochen. Die folgende Aufstellung ermöglicht den Vergleich von Vor- und Nachteilen:

Vorteile des SpritzgussverfahrensDie stringente Produktion vom Rohstoff zum Fertigteil macht das Spritzgussverfahren zu einem schnellen Arbeitsverfahren zur Fertigung von Präzisionsteilen.
Im Spritzgussverfahren werden gerade Kleinteile besonders präzise gefertigt. Eine Nachbearbeitung ist in aller Regel nicht nötig.
Wurde das Werkzeug einmal angefertigt, kann es immer wieder verwendet werden. Das Verfahren selbst läuft dann voll-automatisiert ab.

Nachteile des SpritzgussveAuch Gehäuseteile eines Föns werden im Spritzgussverfahren produziert. (Foto: pixabay.com © RyanMcGuire (CC0 Public Domain)rfahrens
Gerade der Verfahrensschritt, in dem der Kunststoff auf die individuell nötige Temperatur aufgeheizt oder abgekühlt wird, schlägt negativ in der Energiebilanz zu Buche. Hier wird mächtig viel Energie aufgewandt.
Der Elektromotor wird vor allem bei den Materialien, die lange nachgedrückt werden müssen, sehr stark beansprucht.
Spritzgussmaschinen sind teuer in der Anschaffung, Werkzeuge erfordern sehr viel Präzisionsarbeit und sind ebenfalls kein Schnäppchen. Mit Blick auf die Kosten ist es schwer zu eruieren, wann ein Werkzeug professionell angefertigt werden kann und wann es letztlich in eine Serienproduktion übergeht.

(Fotos: siehe Abbildungen)

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