Beim Spritzgießen werden Kunststoffpellets geschmolzen. Spritzgusshersteller spritzen geschmolzenen Kunststoff in eine Formhöhle. Nach dem Abkühlen und Erstarren des Teils wird Druck ausgeübt, um die Füllung abzuschließen. Im letzten Schritt öffnen Sie die Form und werfen das fertige Teil aus.
Heute ist Spritzguss nicht mehr wegzudenken. Branchen wie die Automobil-, Medizin- und Konsumgüterindustrie sind große Verbraucher. Im folgenden Artikel erfahren Sie mehr über die Grundlagen des Kunststoffspritzgusses, einschließlich Verfahren, Design und Materialien.
Der Spritzgussprozess Schritt für Schritt
Der Spritzgussprozess ist kompliziert. Mit den richtigen Protokollen können jedoch hochwertige Kunststoffteile hergestellt werden. Hier ist eine schrittweise Erklärung:
Klemmung
Es handelt sich um eine zylinderförmige Form, die dem Teil seine Form verleiht. Außerdem besteht sie aus zwei Hälften – einer festen und einer beweglichen. Die Form wird dann von einer Einheit, die viel Kraft ausübt, vollständig geschlossen, bevor der geschmolzene Kunststoff eingespritzt wird.
Diese Methode verhindert, dass während des Prozesses Material aus dem Design austritt. Die in Tonnen gemessene Klemmkraft sorgt dafür, dass die Form dicht verschlossen ist. Dies ist ein äußerst wichtiger Schritt, da selbst die kleinste Fehlausrichtung zu Unvollkommenheiten im Endprodukt führen kann.
Spritze
Duroplaste Kunststoffpellets werden in den Zylinder der Maschine eingefüllt. Im Zylinder erzeugt das System aus Schnecken oder Kolben Hitze. Dadurch schmilzt das Element zu Kunststoff. Der geschmolzene Kunststoff wird unter hohem Druck in den Hohlraum der Form gespritzt. Eine unsachgemäße Luftsteuerung kann zu Defekten wie Hohlräumen und unvollständigen Teilen führen.
Kühlsystem im Spritzguss
Während des Spritzvorgangs beginnt der Kunststoff abzukühlen und im Hohlraum der Form auszuhärten. Eine gleichmäßige Verfestigung wird durch die richtige Kühlung gewährleistet. Dadurch bleiben die Geometrie und die Form des Teils erhalten.
Ungleichmäßiges Abkühlen kann jedoch zu Defekten wie Verformungen und Schrumpfungen führen. Dieser Schritt erfolgt je nach Materialart und Dicke des Formteils in unterschiedlichen Zeitabständen.
Auswurf
Nachdem das Teil vollständig ausgehärtet ist, öffnet sich die Form und Auswerferstifte oder -platten stoßen das Teil heraus. Das Teil wird vorsichtig ausgeworfen, um Schäden zu vermeiden. Die Form wird zurückgesetzt und der Zyklus wiederholt sich.
Klassifizierungen von Spritzgussmaschinen
Hydraulische Maschinen
Daher sind hydraulische Spritzgussmaschinen Maschinen, die für verschiedene Prozesse hydraulische Vorgänge verwenden. Diese Maschinen werden häufig zur Herstellung großer Kunststoffteile verwendet.
Sie werden im Allgemeinen in Anwendungen mit Hochdruckanwendungen eingesetzt, wie beispielsweise in der Automobil- und Schwermaschinenbauindustrie.
Elektrische Maschinen
Elektrische Maschinen bieten ein hohes Maß an Präzision und Energieeffizienz. Sie arbeiten schneller als hydraulische Maschinen. Sie können problemlos kleine und komplexe Teile herstellen. Sie werden oft für komplexere Designs bevorzugt, da sie leiser laufen und weniger Wartung benötigen.
Wie beeinflusst CAD das Formendesign?
Formen werden normalerweise mit CAD-Software entworfen, die von Ingenieuren häufig verwendet wird. Bevor eine einzige Tür gebaut wird, bieten CAD-Tools eine genaue Modellierung der Formensimulation. Mithilfe dieser Simulationen können Probleme wie unzureichender Durchfluss oder Kühlung frühzeitig behoben werden.
CAD ermöglicht das Testen von Formen am Computer. Das reduziert Fehler und spart Zeit.
Die Bedeutung des Formendesigns
Eine qualitativ hochwertige Form stellt sicher, dass der Vorgang reibungslos abläuft und die Komponenten von höchster Qualität sind. Ein minderwertiges Formendesign kann zu Defekten, Ausschuss und erhöhten Produktionskosten führen. Jede Form muss für eine konsistente und zuverlässige Herstellung nach Spezifikation entworfen, getestet und gebaut werden.
Teilespezifikation definieren
Alles beginnt mit der genauen Bestimmung der Produktanforderungen. Die Überprüfung der Teileabmessungen, der Oberflächenbeschaffenheit und der Funktionstoleranzen ist Aufgabe der Ingenieure. Ein Bauteil wie ein Stirnrad muss beispielsweise normalerweise innerhalb enger Toleranzgrenzen liegen, um ordnungsgemäß zu funktionieren.
Das Design wird jedoch zum Teil auch von der Umgebung bestimmt, in der das Teil eingesetzt wird. Beispielsweise müssen Sie für Komponenten, die Chemikalien oder hohen Temperaturen ausgesetzt sind, möglicherweise nur bestimmte Materialien oder eine bestimmte Wandstärke verwenden.
3D-Modell des Teils entwerfen
Ingenieure erstellen ein 3D-Modell mit CAD-Software (z. B. SolidWorks oder Fusion 360). Ein CAD-Modell ist das Modell mit allen erforderlichen Parametern wie Entformungsschrägen und gleichmäßiger Wandstärke.
Für ein beschädigungsfreies Auswerfen sind Entformungsschrägen von 1°–2° erforderlich. Durch eine gleichmäßige Wandstärke werden innere Spannungen und Defekte vermieden. Dünne, gleichmäßige Wände und komplizierte Konturen sind beispielsweise bei Gehäusen für medizinische Geräte unverzichtbar.
Gestaltung von Formhohlräumen und -kernen
Der Hohlkörper und der Kern bilden das Zentrum einer Form. Sie stellen die Außen- und Innenflächen des Produkts dar. Diese werden von Ingenieuren am 3D-Modell entwickelt. Langlebige Materialien wie Stahl sind für die Produktion großer Stückzahlen ausgelegt.
Wenn Sie jedoch einen Prototyp oder etwas herstellen möchten, von dem Sie möglicherweise nur eine sehr kleine Stückzahl produzieren, eignen sich Aluminiumformen recht gut. Auch die Schrumpfungsraten werden berücksichtigt, da Kunststoffe wie Polypropylen und Nylon unterschiedlich schrumpfen. Diese Abweichung wird beim Design berücksichtigt.
Erstellen Sie Kanäle, Tore und Entlüftungsöffnungen
Angusskanäle und Anschnitte leiten flüssigen Kunststoff in die Kavität. Ihr Design beeinflusst, wie gleichmäßig sich die Form füllt und wie reibungslos der Kunststoff fließt. Sie unterscheiden sich darin, ob der Kunststoff geschmolzen bleiben muss (Heißkanalsysteme) oder ob sie ihn kostengünstiger machen (Kaltkanalsysteme).
Typische Temperaturen
- Verteiler 180-240°C
- Düse 200-260°C
- Schmelze: 220–300 °C.
Abhängig von der Form und Größe des Produkts wählen die Ingenieure die zu verwendenden Angussarten (Stift- oder Randanguss) aus. Während des Einspritzens kann Luft aus der Form abgelassen werden.
Gestaltung der Antriebskanäle
Wichtige Punkte Kühlkanäle spielen eine wichtige Rolle bei der Wärmeregulierung der Form. In diesen Kanälen zirkuliert entweder Wasser oder Öl, um die Wärme aus dem geschmolzenen Kunststoff aufzunehmen. Bei komplizierten Formen werden konforme Kühlkanäle häufig im 3D-Druckverfahren hergestellt.
Implementierung des Auswurfsystems
Nachdem das Teil abgekühlt ist, wird es mit Auswerferstiften/-platten aus der Form genommen. Sie müssen so platziert werden, dass sie an keiner Funktionsstelle des Teils Spuren hinterlassen. Bei Produkten mit komplexen Details werden Luftauswurfsysteme oder Beschichtungen zur Herstellung einer bestimmten Oberflächenbeschaffenheit eingesetzt.
Dies ist von entscheidender Bedeutung, da durch unsachgemäßes Auswerfen das Bauteil beschädigt werden kann, was zu mehr Ausschuss während der Produktion führt.
Simulation und Test der Form
Ingenieure simulieren die in der Baugruppe verwendeten Komponenten, um vor der Fertigung mithilfe von Software wie Autodesk Moldflow eine Form für die Fertigung zu entwerfen. Simulationen untersuchen, wie geschmolzener Kunststoff durch die Form fließt, und identifizieren Defekte.
Beispielsweise kann der Punkt, an dem zwei Kunststoffströme zusammentreffen, eine Schwachstelle darstellen. Sie müssen dies bei Designanpassungen berücksichtigen. Es reduziert Fehler und Kosten, die bei der Erstellung eines Formdesigns durch virtuelle Tests entstehen.
Herstellung der Form
Der endgültige Entwurf wird in maschinell bearbeitbare Konstruktionszeichnungen umgesetzt. Die Form wird mithilfe von CNC-Maschinen und Funkenerosion (EDM) geschnitten und geformt. Diese Prozesse erfordern ein hohes Maß an Präzision, da jede noch so kleine Unvollkommenheit in der Form zu falschen Teilen führen kann. Anschließend wird die Form entweder poliert oder strukturiert, um die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen.
Software für den Formenbau
Moderne Formenkonstruktionen basieren stark auf CAD- und Simulationstools. Mit Programmen wie Siemens NX und SolidWorks können Ingenieure äußerst präzise Konstruktionen entwickeln und Fließmuster modellieren. SolidWorks Plastics beispielsweise prognostiziert den Kunststofffluss in der Kavität und erkennt potenzielle Probleme wie zu kurze Spritzer.
Beim Spritzguss verwendete Materialien
Spritzguss: Die Art des verwendeten Kunststoffs hängt von der Anwendung ab. Zunächst werden sie in Thermoplaste und Duroplaste unterteilt:
Thermoplaste
Beispiele für Thermoplaste sind PP, ABS, PE usw. Diese Kunststoffe sind recycelbar, langlebig und biegsam. Sie schmelzen beim Erhitzen und werden beim Abkühlen fest. Andere Kunststoffe, die sogar zu 100 % aus Neumaterial bestehen, sind Thermoplaste. Thermoplaste werden häufig in Konsumgütern und Elektrofahrzeugteilen verwendet.
Duroplastische Kunststoffe
Hitzebeständigkeit ist wichtig, um kundenspezifische Spritzgussteile herzustellen. Epoxid- und Phenolharze sind hitzebeständige duroplastische Kunststoffe. Einmal ausgehärtet, können sie weder umgeformt noch umgestaltet werden. Diese Materialien eignen sich am besten für elektronische Komponenten.
Anwendungen des Spritzgießens
Spritzgussteile werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Diese Branchen reichen von Elektrofahrzeugen bis zum medizinischen Bereich.:
Automobilindustrie
Armaturenbrettverkleidungen, Stoßstangen, Motorabdeckungen und andere Autoteile werden im Kunststoff-Spritzgussverfahren hergestellt. Ihre Komponenten wiegen weniger als Metall und senken so den Benzinverbrauch von Autos. Mit diesem Verfahren können komplexe Formen hergestellt werden. Die Anzahl der Komponenten, die in einem Auto verbaut werden, wird minimiert. ABS und Polypropylen sind thermisch stabile und sehr langlebige Kunststoffe.
Medizinischer Sektor
Im medizinischen Bereich wird Kunststoffspritzguss zur Herstellung von Spritzen, chirurgischen Instrumenten und Verpackungen für medizinische Geräte verwendet. Polycarbonat ist das gängige Material zur Herstellung solcher Produkte.
Es ist sicher für den Einsatz im Körper und kann sterilisiert werden. Tatsächlich ermöglicht Spritzguss auch eine größere Massenproduktion von Einwegartikeln.
Consumer Products
Kunststoffspritzguss wird auch häufig zur Herstellung von Haushaltsprodukten verwendet. Die häufigsten Beispiele sind Spielzeug, Küchenutensilien und elektronische Gehäuse. Es bietet Herstellern eine Möglichkeit, diese hochwertigen Artikel zu günstigeren Preisen herzustellen.
Fazit
Kundenspezifischer Spritzguss bietet Ihnen viele Vorteile, aber Sie müssen sich an ein seriöses Unternehmen wenden. Warum? Dies ist wichtig, um Problemen wie hohen Kosten und Designfehlern vorzubeugen.
rjcmold ist ein führendes Spritzgussunternehmen mit Sitz in China. Wir bieten vollintegrierten und umfassenden Spritzguss. Wir übernehmen Design, Werkzeugbau und Produktion. Unser Unternehmen ist spezialisiert auf Einlege- und Umspritzverfahren. Wir sind Experten für medizinische und LSR-Formteil.
FAQs
Was ist Kunststoffspritzguss?
Bediener von Kunststoffspritzgussmaschinen spritzen schmelzenden Kunststoff in eine Form, um Teile herzustellen. Dies ist ein Fertigungsprozess mit hohem Volumen.
Was kostet eine kundenspezifische Spritzgussform?
Niedrigstes Ende (etwa 1,000 bis 5,000 USD für Werkzeuge). Höchstes Ende (80,000 USD oder mehr für Werkzeuge). Komplexität der Form, Formmaterial, Formdesign und Oberflächenbearbeitung sind die drei wichtigsten Faktoren, die die endgültigen Kosten einer Kunststoffform bestimmen.
Ist Kunststoff-Spritzguss schwierig?
Für professionelle Unternehmen ist das nicht schwierig. Sie benötigen jedoch Fachkenntnisse in den Bereichen Design, Werkzeuge und Verarbeitung.
Welcher Kunststoff wird beim Spritzguss verwendet?
Viele Typen, darunter ABS, Polycarbonat, Polypropylen und Polyethylen.
Was ist der Unterschied zwischen Kunststoffextrusion und Spritzguss?
Mit der Kunststoffextrusion können Sie kontinuierliche Formen herstellen. Beim Spritzgießen hingegen können Sie diskrete Teile herstellen.
