Kunststoffverarbeitung – Präziser Kunststoffspritzguss nach Maß

Beim Spritzgießen wird ein aufgeschmolzener Werkstoff in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt, um anschließend zu trocknen und sich zu verfestigen. Während der Erstarrens nimmt das Material die Form des jeweiligen Werkzeugs an. Daher gilt es in der Konstruktionsphase zahlreiche Überlegungen hinsichtlich des Werkzeug-Designs anzustellen.

Wichtige Entscheidungen wie die Abmessungen des Werkzeugs hängen von den Anforderungen an das zu erstellende Produkt ab. Dabei sind unter anderem folgende Faktoren zu beachten: Soll ein Einzelteil oder ein Teil in einer Baugruppe hergestellt werden? Welche Maße und mechanischen Eigenschaften soll es haben? Wie beständig soll es gegenüber Witterung, Druck oder Chemikalien sein?

An den Antworten auf diese Fragen orientiert sich die Auswahl des Materials. Denn: Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften. Beispielsweise eignen sich einige im Kunststoffspritzguss eingesetzte Materialien besser für die Nutzung von Klebstoffen. Andere punkten mit einer höheren Maßgenauigkeit.

Neben der Wahl des passenden Materials spielen auch die gewünschten Toleranzen der Teile eine Rolle. Enge Toleranzen sind zum Beispiel oftmals bei Teilen einer Baugruppe nötig, die korrekt funktionieren oder passen müssen. Toleranzen kommen durch das Schrumpfungsverhalten während des Erkaltungsprozesses zustande. So haben beispielsweise amorphe Materialien wie PLA (Polylactic Acid, Polymilchsäure) engere Toleranzen als semi-kristalline Materialien wie PEEK (Polyetheretherketon).

Auch die Wahl der korrekten Wandstärke für Ihr Spritzguss-Design ist relevant. Während für die meisten Anwendungen eine Wandstärke von 1.5 bis 2,5 Millimeter ausreicht, haben Sie auch die Möglichkeit, für verschiedene Materialien verschiedene Wandstärken zu realisieren. Dabei gilt: Je dünner die Wände, desto kürzer die Zykluszeit und die Kosten.

Für die meisten Teile ist die Konstruktion von Formschrägen sinnvoll. Der Grund: Beim Kunststoffspritzguss führt die Fertigung vertikaler Wände oftmals dazu, dass die fertigen Teile im Werkzeug stecken bleiben. Der Grund dafür ist die Volumenkontraktion beim Abkühlen. Um dieses Problem zu vermeiden, bietet es sich an, die Wände der Produkte mit einer leichten Schräge zu konstruieren.

Für einige Teile sind zusätzliche Radien und Kehlen, Rippen, Schnappverschlüsse und Hinterschneidungen erforderlich. So resultieren Rippen und Versteifungen in einer höheren Festigkeit der Spritzgussteile, wodurch kosmetische Fehler wie Hohlräume und Einfallstellen vermieden werden.

Sie haben Fragen zu den strukturellen Komponenten der im Spritzguss gefertigten Kunststoffteile? Wenden Sie sich in diesem Fall gerne an das kompetente Team von Solidor Heuer. Dieses steht Ihnen auch während der Designphase mit Rat und Tat zur Seite und klärt Sie beispielsweise zu den verwendeten Toleranznormen auf.

Die Solidor Heuer GmbH bietet Ihnen eine riesige Materialauswahl, in der Sie problemlos den Werkstoff finden, der Ihren Wünschen hinsichtlich Festigkeit und Oberflächenqualität entspricht. Neben Hartkunststoffen wie ABS, Acryl, PA, PP, POM und PS stehen flexible Kunststoffe wie LPDE sowie Elastomere und synthetische Kautschuke wie PVC und TPE (Elastomer) zur Verfügung. Außerdem verwendet das Unternehmen auf Verbundstoffe (Compounds), also Mischungen aus sortenreinen Grundstoffen, denen Füll- und Verstärkungsstoffe oder andere Additive beigegeben wurden.

Die Auswahl des Materials ist deshalb so wichtig, weil verschiedene Ausgangsstoffe

unterschiedliche Eigenschaften bieten. Bei der Materialauswahl spielen daher Eigenschaften wie Temperatur, Druck sowie biologische und chemische Merkmale (hinsichtlich möglicher Wechselwirkungen) eine Rolle.

So sind beispielsweise teilkristalline Thermoplaste chemisch und elektrisch beständiger als amorphe Thermoplaste. Dafür bieten letztere eine deutlich höhere Formstabilität und Schlagfestigkeit. Die Wahl des Werkstoffs beeinflusst also merklich die gewünschte Toleranzgrenze für bestimmte Merkmale, darunter die Wandstärke.

Ein häufig eingesetzter Werkstoff und ein gutes Beispiel für einen klaren, gut formbaren Thermoplast ist Acryl (PMMA). Aufgrund seiner außerordentlichen Widerstandsfähigkeit wird das Material oft anstelle von Glas verwendet und kommt zum Beispiel für transparente Anwendungsfälle wie Fenster zum Einsatz. Acryl vereint die Vorteile einer guten Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit mit einer hohen Oberflächenhärte. Außerdem lässt es sich problemlos in verschiedene Formen und Größen bringen.

Ein Beispiel für ein Material mit einer hervorragenden Abrieb- und Verformungsbeständigkeit ist PBT (Polybutylenterephthalat). Der Werkstoff nimmt nur wenig Feuchtigkeit auf, hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe chemische Beständigkeit gegen starke und schwache Säuren. Besonders häufig kommt es in Getrieben, Lagern und Buchsen zum Einsatz.

Ein von Natur aus transparenter Kunststoff, der zudem über eine hohe Festigkeit und Lebensdauer verfügt, ist PC (Polycarbonat). Das Material hält auch festen Stößen stand, hat eine hohe Steifigkeit und Viskosität und ist außerdem hitzebeständig. Polycarbonat lässt sich leicht verarbeiten und wird beispielsweise zur Fertigung von Brillengläsern eingesetzt, Anwendungen also, die starke und transparente Materialien benötigen.

Neben den drei genannten Beispielen gibt es zahlreiche andere Kunststoffe für den perfekten Kunststoffspritzguss. Auf Anfrage erhalten Sie bei Solidor Heuer eine ausführliche Beratung zur Auswahl des richtigen Materials.

Vor der Auslieferung seiner Spritzgussteile setzt die Solidor Heuer GmbH verschiedene Methoden der Oberflächenveredelung ein. Diese dienen sowohl der Verbesserung der Optik als auch der Funktionalität der Kunststoffteile. Für die Nachbearbeitung können Sie aus einem Portfolio verschiedener Verfahren wählen, durch die sich die Oberflächenstruktur der Produkte verändert. Dies betrifft Eigenschaften wie das Aussehen, die Textur und die Haptik.

Während die Oberflächenveredelung bei Fräs- und Drehteilen sowie bei 3D-Drucken durch nach der Fertigung durchgeführte Arbeitsschritte erfolgt, werden beim Kunststoffspritzguss die Spritzgusswerkzeuge so bearbeitet, dass schon bei der Fertigung die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit entsteht. Sollen die Kunststoffteile beispielsweise eine matte Oberfläche haben, wird die Innenoberfläche des Werkzeugs so geformt, dass das Produkt sofort über die gewünschte matte Oberfläche verfügt.

Bei der Fertigung legt die Solidor Heuer GmbH großen Wert auf die Qualität der Oberfläche Ihres Spritzgussteils. So profitieren Sie einerseits von einer Verbesserung des äußeren Erscheinungsbilds, andererseits von einer Optimierung der Funktionalität Ihres Produkts.

Bestimmte Texturen bringen immer auch eine bestimmte Ästhetik mit sich. So verleiht eine glatte oder matte Oberfläche einem Kunststoffteil nicht nur ein fertiges, formschönes Aussehen, sondern gleicht auch Unregelmäßigkeiten aus. Dazu zählen beispielsweise Binde- und Fließnähte, Einfallstellen und Schattenbildung, die während der Fertigung entstehen können. Auch aus kommerzieller Perspektive gibt es hier einen Unterschied: Die Endkonsumenten finden Teile mit hoher Oberflächenqualität attraktiver.

Neben dem Aussehen gibt es noch einen weiteren Grund, warum Ingenieure, Konstrukteure und Designer eine hochwertige Oberflächenstrukturierung beziehungsweise bestimmte Texturen empfehlen. So haften Aufkleber, Schilder und Lacke auf manchen Oberflächen besser als auf anderen. Lacke beispielsweise halten auf matt strukturierten Teilen sehr viel länger, Aufkleber und Schilder können einfacher angebracht werden. Zudem ist die Griffigkeit solcher Teile deutlich besser.

Ein weiterer Vorteil: Dank der Oberflächenstrukturierung können Fehler im Kunststoff – zum Beispiel Gussgrate und unvollständige Füllungen – kaschiert werden. Zum Teil trägt die Strukturierung außerdem dazu bei, dass in die Form eingeschlossene Gase entweichen können.

Bei Solidor Heuer erhalten Sie Spritzgussteile mit verschiedenen Oberflächenfinishs. Gerne helfen die Spritzguss-Experten Ihnen weiter und beantworten all Ihre Fragen zu den verschiedenen Optionen.

Neben dem herkömmlichen, oben beschriebenen Verfahren gibt es weitere Spritzguss-Techniken. Solidor Heuer bietet Ihnen die Möglichkeit, Kunststoffteile durch das sogenannte Insert Moulding (Umspritzen) herzustellen. Dabei handelt es sich um eine Technik des Mehrkomponenten-Spritzgusses, mit dem man Teile herstellt, die aus mehreren Objekten bestehen.

Bevor der flüssige Werkstoff eingespritzt wird, wird dafür zunächst ein vorgefertigtes Objekt in das Spritzgusswerkzeug gelegt. Anschließend wird das Einlegeteil mit dem Material umspritzt. Auf diese Weise entsteht eine starke Verbindung zwischen dem Werkstoff und dem umspritzten Teil und damit verbesserte ästhetische und funktionale Eigenschaften. Eine typische Anwendung des Umspritzens ist das Einbringen von Metallschraublöchern in Kunststoffteile.