Einleitung
Kunststoff-Spritzguss ist einer der Grundpfeilerprozesse in der Industrie und erleichtert die Herstellung verschiedener Teile und Komponenten. Es ist bekannt für seine unübertroffene Vielseitigkeit und Qualität im Vergleich zu anderen Herstellungsmethoden und bleibt für viele Hersteller die erste Wahl. Ein vorherrschendes Problem im Zusammenhang mit dieser Technologie sind jedoch die damit verbundenen Kosten. Ziel dieses Artikels ist es, die verschiedenen Faktoren zu untersuchen, die die Kosten des Kunststoffspritzgusses beeinflussen, und Techniken zur Senkung der Gesamtkosten im Prozess zu skizzieren.
Faktoren im Zusammenhang mit den Spritzgusskosten
Die Kosten für das Kunststoffspritzgießen sind nie festgelegt, da sie von Prozess zu Prozess unterschiedlich sind. Die Kosten für individuelles Spritzgießen können zwischen einigen Tausend und Hunderttausenden liegen. Einige der Faktoren, die mit den Spritzgusskosten verbunden sind, werden im Folgenden erörtert:
- Kosten für Formwerkzeug:
Das Formwerkzeug ist in diesem Prozess ein teures Gerät. Obwohl es sich um eine einmalige Investition handelt, ist sie für die Bestimmung der Gesamtkosten des Prozesses von entscheidender Bedeutung. Formen werden im Allgemeinen von hergestellt CNC-Bearbeitung, Funkenerosion (EDM) und 3D Druck. Die CNC-Bearbeitungstechniken werden für die Herstellung von Stahl- und Aluminiumformen eingesetzt. Bei diesem Prozess werden CNC-Materialabtragungstechniken zur Herstellung von Aluminiumformen mit hoher Genauigkeit eingesetzt. EDM ermöglicht die Herstellung komplexer Teile mit hoher Genauigkeit. Hierbei handelt es sich um elektrische Entladungsmethoden zum Schmelzen und anschließenden Formen eines Metallwerkstücks mit sehr hoher Genauigkeit. Für einen schnellen und schnellen Prozess der Herstellung von Formen werden jedoch 3D-Druckverfahren eingesetzt. Bei diesem Verfahren erfordern die meisten Techniken keine Fachkräfte, sodass die Formkosten erheblich gesenkt werden. Obwohl es sehr kostengünstig ist, können 3D-gedruckte Formen schrumpfen und auf bestimmte Abmessungen und Größen beschränkt sein.
- Ausrüstungskosten:
Die Kosten für das Kunststoffspritzgießen werden auch von der Art der verwendeten Ausrüstung bestimmt. Die Ausrüstung für diesen Prozess variiert von kleinen bis zu großen Maschinen mit unterschiedlichen Funktionen und Spezifikationen. Die in diesem Prozess verwendeten Gerätetypen sind elektrische Spritzgießmaschinen, hydraulische Spritzgießmaschinen und Hybridspritzgießmaschinen.
Das Anfangsbudget für eine elektrische Spritzgießmaschine kann hoch sein, aber sie spart Betriebskosten, da sie mit weniger Energie arbeitet. Eine elektrische Spritzgießmaschine nutzt einen Elektro-Servomotor-Mechanismus und ist präzise und sofort einsatzbereit. Die hydraulischen Maschinen erfüllen ihre Funktion mit einer hydraulischen Pumpe. Sie sind kostengünstiger und können ein gleichmäßiges Auswerfen und Einspritzen ermöglichen. Allerdings kann ihr Betrieb kostspielig sein, da der Betrieb viel Energie verbraucht. Die Hybrid-Spritzgießmaschine hingegen vereint die Eigenschaften hydraulischer und elektrischer Maschinen. Es nutzt Öl, das von einem Servomotor und einer Hydraulikpumpe verteilt wird, um hydraulischen Druck zu erzeugen, der Komponenten in den Maschinen erzeugt. Diese Maschinen führen im Vergleich zu ihren Gegenstücken wiederholbare Vorgänge mit hoher Energieeffizienz und Präzision durch.
- Kunststoffharze und Additivkosten:
In Kunststoffspritzgussmaschinen wird eine breite Palette an Kunststoffharzen wie PC, PE, PU und ABS usw. verwendet. Ihre Verfügbarkeit, ihr Preis und ihre Eigenschaften sind entscheidend für die Gesamtkosten des Kunststoffspritzgusses. Die endgültigen Kosten für Kunststoff werden durch die Art des Designs und die verwendete Menge bestimmt und können im Allgemeinen mehrere Dollar pro kg betragen.
- Kosten für Spritzgussteile:
Die Kosten der Spritzgussteile werden durch die Komplexität der Form bestimmt. Darin enthalten sind die Kosten im Zusammenhang mit Design, Größe und Volumen der Spritzgusskomponenten. Wenn eine Form vorbereitet wird, fallen oft zusätzliche Kosten aufgrund des Endbearbeitungsprozesses wie Oberflächenbearbeitung, Strahlen und Polieren usw. an, da das Teil nicht vorbereitet wird.
- Arbeitskosten:
Ein wichtiger Kostenfaktor dieses Prozesses sind die Arbeitskosten, zu denen die Installations-, Wartungs- und Betriebskosten beim Kunststoffspritzguss gehören. Die Installationskosten bestehen aus den mit jeder Installationsphase verbundenen Kosten. Die Wartungs- und Betriebskosten sind gering, können sich jedoch erheblich auf die Gesamtkosten des Kunststoffspritzgussprozesses auswirken.
Reduzierung der Kosten für das Kunststoffspritzgießen
Der Hersteller strebt eine Reduzierung der Gesamtkosten beim Kunststoffspritzguss an. Ein einfacher Trick besteht darin, die Anzahl der Formmengen zu erhöhen, wodurch die Formkosten erheblich gesenkt werden. Es gibt auch andere Möglichkeiten, die Gesamtkosten dieses Prozesses zu senken.
- Design for Manufacturing (DFM)-Analyse:
DFM wird von den Herstellern normalerweise verwendet, um die Gesamtkosten des Kunststoffspritzgusses zu senken. Bei DFM wird das gefertigte Teil im Rahmen des Budgets des Kunden entworfen und erfüllt den geforderten Zweck. Mithilfe verschiedener wissenschaftlicher Techniken wird ein effizientes Design und ein effizienter Prozess ermittelt, der zu einer Kostenreduzierung führt.
- Teile mit geringerer Komplexität und Verwendung von Universalformen:
Eine weitere Möglichkeit, die Kosten beim Kunststoffspritzguss zu senken, besteht darin, das Gesamtdesign des Teils zu vereinfachen. Dies würde die mit der Herstellung komplexer Formen verbundenen Kosten senken und durch den Wegfall zusätzlicher Merkmale des Bauteils Geld sparen. Bei solchen Verfahren können auch Universalformen verwendet werden, wodurch die Kosten für die Formenherstellung gesenkt werden können.
- Auswahl an Spritzgussmaterialien und Einsatzformen:
Auch die Wahl der Spritzgussmaterialien kann sich auf die Kosten des Kunststoffspritzgusses auswirken. Durch die Verwendung von ABS oder Polypropylen können die Produktionskosten deutlich minimiert werden. Eine weitere Möglichkeit, die Kosten zu senken, ist die Verwendung von Einlegespritzguss da die Laufflächen nicht auf Kunststoff aufgebracht werden, um ihn mit Metallteilen zu verbinden.
- Reduzierung der Anzahl der Kavitäten in Formen:
Die Anzahl der Hohlräume in der Form ist direkt proportional zu ihren Kosten. Um die Kosten der Form zu senken, suchen Hersteller daher nach Formen mit einer minimalen Anzahl an Kavitäten. In diesem Prozess kann die Moldflow-Analyse von entscheidender Bedeutung sein, da sie ein optimiertes Design für unser Teil vorschlägt und die Bereiche identifiziert, in denen der Hohlraum entfernt werden kann.
- Verwendung selbstpassender Teile:
Die Verwendung selbstpassender Teile kann auch die Gesamtkosten des Kunststoffspritzgusses senken. Durch die Vereinfachung des Designprozesses können Spritzgusskosten eingespart werden. Selbstpassende Teile können befestigt werden, wenn sie um 180 Grad gedreht werden, sodass eine einzige Halbform zur Herstellung eines ganzen Teils verwendet werden kann.
Fazit
Als eines der am weitesten verbreiteten Verfahren in der Fertigungsindustrie rückt das Spritzgießen oft in den Mittelpunkt von Kostensenkungsbemühungen. Mit dem technologischen Fortschritt optimieren Hersteller zunehmend den Designprozess und senken so die Gesamtkosten.
