Spritzgussteile

Seit vielen Jahren sind Kunststoffe sowohl in der Industrie als auch bei Produkten für die private Anwendung nicht mehr wegzudenken. Dementsprechend vielseitig sind auch die Einsatzgebiete des Spritzgussverfahrens:

 

 

• Spritzguss-Formteile in der Autoindustrie: Das Spritzgießen gehört in der Automobilbranche zu den gängigsten Methoden für die Produktion unterschiedlicher Bauteile wie Armaturenbretter, Stoßstangen oder auch Scheinwerfer.

 

 

• Spritzguss-Formteile in der Medizin: Präzise hergestellte Kleinteile aus Kunststoff spielen in der Medizintechnik eine immer größere Rolle. Der Spritzguss bietet sich insbesondere für die Produktion steriler medizintechnischer Geräte und Instrumente an.

 

 

• Spritzguss-Formteile im Alltagsgebrauch: Kunststoffteile, die mit dem Verfahren des Spritzgießens hergestellt wurden, finden sich in vielen Haushaltsgeräten, z.B. als Stecker oder Gehäuse am Staubsauger, Fön und vielen anderen Elektrogeräten. Darüber hinaus werden viele Kleinteile für den Modellbau oder für Spielwaren (z.B. Lego-Bausteine), Büroartikel, Möbel und Gartengeräte mit dem Spritzgussverfahren produziert.

 

Die EM Kunststofftechnik GmbH hat sich einerseits auf das Umspritzen von Litzen und Leitungen, andererseits auf die Herstellung von Spritzguss-Kleinteilen aus Kunststoff-Verbindungen mit und ohne Faserverstärkung spezialisiert. Unser Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Herstellung von Einzelkomponenten für unsere patentierten Spiegelverstellereinheiten sowie auf der Fertigung von Bauteilen nach individuellen Kundenwünschen und Vorgaben. 

Als Spritzguss oder Spritzgießen bezeichnet man im Allgemeinen ein automatisierbares Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen. Hierbei macht man sich die thermoplastischen Eigenschaften verschiedener Kunststoffe (z.B. Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere) zunutze, indem man Kunststoffgranulat in der Spritzeinheit (Schneckenextruder) einer Spritzgussmaschine erhitzt, anschließend unter hohem Druck und Temperatur in Spritzgießwerkzeuge mit einer oder mehreren Kavitäten spritzt und aus der geometrischen Form der Kavität vielfältige Bauteile fertigt. 

Die ersten Spritzgussmaschinen (engl. „injection moulding machines“) wurden im späten 19. Jahrhundert von amerikanischen Ingenieuren konstruiert. Mit dem Ausbau der industriellen Kunststoffverarbeitung wurde das Verfahren immer weiter verfeinert, um die serielle Fertigung von Kunststoffteilen noch effizienter zu machen.

Dies war u.a. dadurch möglich, dass bei der Herstellung der Spritzgusswerkzeuge neue Fertigungsverfahren (Erodieren) und wärmebeständigere, hochfeste Werkstoffe zum Einsatz kamen, die komplexere, feinere und detailliertere Spritzgusswerkzeuge erlaubten. Dank dieser konnte man mit dem Spritzgießen auch komplexe Bauteile in hoher Qualität, kostengünstig und in sehr großen Stückzahlen herstellen. Weiterhin wird dabei eine sehr hohe gleichbleibende Qualitätsstabilität und Prozessstabilität der gefertigten Bauteile erreicht und gewährleistet. 

Das neueste Fertigungsverfahren für Spritzguss-Werkzeugeinsätze ist das 3D-Drucken von Formeinsätzen aus metallischen Werkstoffen.

Das Spritzgussverfahren besteht im Wesentlichen aus vier Schritten, welche mit der Spritzgussmaschine vollautomatisiert durchgeführt werden: 

Schritt 1: Damit sich der Kunststoff umformen lässt, muss er zunächst plastifiziert, d.h. in eine zähe, gut fließbare und verformbare Masse umgewandelt werden. Hierfür gelangt das Kunststoff-Granulat aus dem Materialvorratstrichter der Spritzgussmaschine in die Plastifiziereinheit der Spritzeinheit. Durch das Drehen der Schnecke, wird der Plastifizierzylinder mit Granulat gefüllt. Im Zylinder wird das Granulat thermisch bis zu der vorgegebenen Verarbeitungstemperatur des Werkstoffes erwärmt und aufgeschmolzen. 

Das Spritzgussteilegewicht des zu spritzenden Teiles wird über das Volumen entsprechend der verwendeten Plastifiziereinheit (Schneckendurchmesser, Plastifiziervolumen) so eingestellt, dass die Abschaltung des Plastifiziervorgangs entsprechend des geförderten Spritzteilgewichtes (meist über ein wegabhängiges Signal an der Plastifiziereinheit) abschaltet. 

Im Plastifizierzylinderraum befindet sich zwischen Rückstromsperre und Angussdüse das Material im aufgeschmolzenen Zustand  und bereit den Einspritzvorgang (Zyklus) in das Werkzeug.

Schritt 2: Die Schnecke der Plastifiziereinheit schiebt eine bestimmte Menge (Spritzgussgewicht) an Kunststoffmasse mit einer Schubbewegung, ähnlich einer Presse, über die Angussdüse zum Spritzgießwerkzeug und spritzt den weichen Kunststoff unter hohem Druck und gleichbleibender Temperatur in dieses ein. Im Spritzgießwerkzeug befindet sich eine sog. Kavität, also ein Hohlraum, der die spätere Form/Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit des fertigen Kunststoffteils bestimmt. 

Schritt 3: Nachdem der Werkstoff von der Schnecke in das Spritzgusswerkzeug gespritzt wurde, beginnt der Werkstoff an den Wänden der Kavität zuerst zu erstarren. Dabei schwindet der Werkstoff und zieht sich zusammen, wodurch das Bauteil kleiner werden würde. Da aber die Seele des Bauteiles noch plastische Eigenschaften aufweist, wird mit dem gleichen Werkstoff nachgedrückt. Dies erfolgt über eine Nachdruckphase im Anschluss an das unmittelbare Einspritzen, um der Schwindung entgegenzuwirken. Erst danach kann das im Werkzeug gespritzte Teil definiert abkühlen. 

Diese Phasen laufen in Bruchteilen von Sekunden ab. Um diesen Prozess bei unterschiedlichen Werkstoffen zu optimieren und Spitzteilfehler, wie Einfallstellen, Glanzstellen, Bindenahtfehler und Schlieren zu vermeiden, werden über die Prozessparameter (wie z.B. Materialtemperatur, Werkzeugtemperierung, Einspritzgeschwindigkeit, Nachdruck, Kühlzeit) die optimalen Einstellungen entsprechend dem zu spritzenden Teil eingestellt. 

Schritt 4: Ist die definierte Abkühlphase abgeschlossen, öffnet sich das Spritzgusswerkzeug und das fertige Formteil wird aus der Spritzgussform über einen Ausdrücker ausgestoßen und ausgeworfen. Damit ist der eigentliche Spritzgießzyklus beendet.