Herstellung von Spritzgussformen
Kunststoffe sind ein Material, das häufig für Produkte in einer Vielzahl von Branchen verwendet wird. Spielzeug, Automobilkomponenten, medizinische Geräte, Werkzeuge und mehr werden alle aus Kunststoff hergestellt. Viele der Kunststoffgegenstände, denen wir in unserem täglichen Leben begegnen, werden durch die Verarbeitung von geschmolzenem Harz in ein bestimmtes Design mit einem Herstellungsverfahren namens Kunststoffspritzguss hergestellt. Mit diesem hocheffizienten Verfahren können Teile in vielen Größen und Formen hergestellt und dasselbe Teil mit derselben Form mehrmals reproduziert werden. Das Herzstück dieses Prozesses ist die Form, auch Tooling genannt. Ein qualitativ hochwertiger Formenherstellungsprozess ist für die Herstellung hochwertiger Teile bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer kostengünstigen Leistung von entscheidender Bedeutung. Wenn Sie in eine qualitativ hochwertige Formenherstellung investieren, steigt die Qualität der Teile und die Gesamtkosten des Projekts sinken.
Schritte des Spritzgussprozesses
Das Spritzgießen ist eines der gebräuchlichsten Fertigungsverfahren zur Herstellung von Kunststoffartikeln. Es handelt sich um einen anspruchsvollen Prozess, der das gleiche Teil tausende Male reproduzieren kann. Der Prozess beginnt mit einer CAD-Datei (Computer Aided Design), die eine digitale Kopie des Teils enthält. Die CAD-Datei dient dann als Anleitung zur Unterstützung des Formenherstellungsprozesses. Die Form oder das Werkzeug besteht normalerweise aus zwei Metallstücken. In jede Seite der Form wird ein Hohlraum in der Form des Teils eingeschnitten. Diese Form besteht normalerweise aus Aluminium, Stahl oder einer Legierung.
Nach der Formherstellung erfolgt im nächsten Schritt die Auswahl des richtigen Kunststoffmaterials. Die Materialauswahl hängt davon ab, wie das endgültige Teil verwendet wird. Bei Kunststoffmaterialien sind verschiedene Eigenschaften zu berücksichtigen. Dazu gehören das gesamte Erscheinungsbild und die Haptik sowie die Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Hitze und Abrieb. Sprechen Sie mit den Experten von DJmolding, um mehr über verfügbare Kunststoffmaterialien für den Spritzguss zu erfahren.
Das ausgewählte Material besteht zunächst aus einem Kunststoffgranulat, das in einen Trichter der Spritzgussmaschine gefüllt wird. Die Pellets durchlaufen eine beheizte Kammer, wo sie geschmolzen, komprimiert und dann in den Formhohlraum eingespritzt werden. Sobald das Teil abgekühlt ist, öffnen sich die beiden Hälften der Form, um das Teil auszuwerfen. Anschließend wird die Maschine zurückgesetzt, um den Vorgang erneut zu starten.
Welches Material wird zur Herstellung von Formen verwendet?
Die Formenherstellung erfolgt aus Stahl, Aluminium oder einer Legierung. DJmolding verwendet für den Formenbau hochwertigen Stahl. Die Herstellung von Stahlformen ist etwas teurer als die Verwendung von Aluminium oder einer Legierung. Die höheren Kosten werden in der Regel durch eine viel längere Lebensdauer der Stahlformen ausgeglichen. Aluminiumformen sind zwar günstiger in der Herstellung, halten aber nicht so lange wie Stahlformen und müssen häufig ausgetauscht werden. Stahlformen halten in der Regel weit über hunderttausend Zyklen durch. Aluminiumformen müssen viel häufiger ausgetauscht werden. Die Herstellung von Stahlformen kann zu hochkomplexen Designs führen, die mit Aluminium nicht realisierbar sind. Stahlformen können auch durch Schweißen repariert oder modifiziert werden. Aluminiumformen müssen von Grund auf bearbeitet werden, wenn die Form beschädigt ist oder um Änderungen vorzunehmen. Hochwertige Stahlformen können in Tausenden, Hunderttausenden und manchmal bis zu einer Million Zyklen verwendet werden.
Spritzgusskomponenten
Die meisten Spritzgussformen bestehen aus zwei Teilen – einer A-Seite und einer B-Seite bzw. der Kavität und dem Kern. Die Seite des Hohlraums ist in der Regel die beste Seite, während die andere Hälfte, der Kern, einige optische Mängel aufgrund der Auswerferstifte aufweist, die das fertige Teil aus der Form drücken. Zu einer Spritzgussform gehören außerdem Stützplatten, ein Auswerferkasten, eine Auswerferstange, Auswerferstifte, Auswerferplatten, eine Angussbuchse und ein Positionierungsring.
Spritzgießen ist ein Herstellungsprozess mit vielen beweglichen Teilen. Nachfolgend finden Sie eine Liste mit Begriffen, die viele der Teile beschreiben, die für die Formenherstellung und das Spritzgießen erforderlich sind. Das Tooling besteht aus mehreren Stahlplatten innerhalb eines Rahmens. Der Formrahmen wird in die Spritzgießmaschine eingesetzt und mit Klammern festgehalten. Ein Ausschnitt einer Spritzgussform von der Seite betrachtet würde einem Sandwich mit vielen verschiedenen Schichten ähneln. Eine vollständige Liste der Begriffe finden Sie in unserem Spritzguss-Glossar.
Formrahmen oder Formbasis: Eine Reihe von Stahlplatten, die die Formkomponenten zusammenhalten, einschließlich Hohlräume, Kerne, Angusssystem, Kühlsystem und Auswurfsystem.
Ein Teller: Eine Hälfte der Metallform. Diese Platte enthält keine beweglichen Teile. Kann entweder einen Hohlraum oder einen Kern enthalten.
B-Platte: Die andere Hälfte der Metallform. Die Platte enthält bewegliche Teile oder Raum, damit bewegliche Teile mit dem fertigen Teil interagieren können – typischerweise die Auswerferstifte.
Stützplatten: Stahlplatten im Formrahmen sorgen für Stabilität während des Formprozesses.
Auswerferbox: Enthält das Auswerfersystem, mit dem das fertige Teil aus der Form gedrückt wird.
Auswerferplatten: Eine Stahlplatte, die die Auswerferstange enthält. Die Auswerferplatte bewegt sich, um das fertige Produkt nach dem Formen auszuwerfen.
Auswerferstange: Teil der Auswerferplatte. Die Auswerferstifte sind mit der Auswerferstange verbunden.
Auswerferstifte: Stahlstifte, die das fertige Teil berühren und aus der Form drücken. Auf einigen Spritzgussartikeln sind Markierungen des Auswerferstifts sichtbar, typischerweise ein runder Abdruck auf der Rückseite des Teils.
Angussbuchse: Das Verbindungsstück zwischen der Form und der Spritzgussmaschine, wo das geschmolzene Harz in den Hohlraum gelangt.
Anguss: Die Stelle am Formrahmen, an der geschmolzenes Harz in den Formhohlraum gelangt.
Ortungsring: Metallring, der sicherstellt, dass die Düse der Spritzgießmaschine ordnungsgemäß mit der Angussbuchse verbunden ist.
Hohlraum oder Formhohlraum: Konkaver Eindruck in der Form, der normalerweise die äußere Oberfläche des Formteils bildet. Abhängig von der Anzahl solcher Vertiefungen werden Formen als Einzelkavität oder Mehrkavität bezeichnet.
Kerndurchmesser: Konvexe Vertiefung in der Form, die meist die Innenfläche des Formteils bildet. Dies ist ein erhöhter Teil der Form. Es ist das Gegenteil des Hohlraums. Geschmolzenes Harz wird immer in den Hohlraum gedrückt und füllt den Raum. Das geschmolzene Harz bildet sich um den erhabenen Kern herum.
Läufer bzw. Läufersystem: Kanäle innerhalb der Metallform, die es ermöglichen, dass geschmolzenes Harz vom Anguss zum Hohlraum oder von Hohlraum zu Hohlraum fließt.
Tor: Das Ende eines Angusskanals, an dem das geschmolzene Harz in den Formhohlraum gelangt. Es gibt verschiedene Tordesigns für unterschiedliche Anwendungen. Zu den häufig verwendeten Anschnitttypen gehören Stift-, Speichen-, Fächer-, Kanten-, Scheiben-, Fächer-, Tunnel-, Bananen- oder Cashew-Anschnitt sowie Meißel. Die Gestaltung und Platzierung des Angusses sind wichtige Überlegungen vor Beginn des Formenherstellungsprozesses.
Kühlsystem: Eine Reihe von Kanälen in der Außenhülle der Form. Diese Kanäle zirkulieren eine Flüssigkeit, um den Kühlprozess zu unterstützen. Unzureichend gekühlte Teile können verschiedene Oberflächen- oder Strukturfehler aufweisen. Der Kühlprozess macht typischerweise den größten Teil des Spritzgießzyklus aus. Eine Verkürzung der Abkühlzeiten kann die Effizienz der Form erheblich verbessern und die Kosten senken. Fathom bietet konforme Kühlung für viele Spritzgussanwendungen, die die Effizienz der Form um bis zu 60 % steigert.
DJmolding-Formenbau für verschiedene Formverfahren
Der Kunststoffspritzgussprozess kann an unterschiedliche und komplexe Anforderungen angepasst werden. Während es ideal für die Herstellung großer Mengen einfacher Kunststoffteile ist, kann es auch zur Herstellung äußerst komplizierter Teile mit komplexen Geometrien oder Baugruppen eingesetzt werden.
Mehrfach- oder Familienform – Diese Form verfügt über mehrere Kavitäten in einem einzigen Formrahmen, die bei jedem Einspritzzyklus mehrere gleiche oder verwandte Teile herstellen. Dies ist eine ideale Möglichkeit, die Auflagenmenge zu erhöhen und den Stückpreis zu senken.
Umspritzen – Mit diesem Spritzgussverfahren werden Teile aus zwei verschiedenen Kunststoffarten hergestellt. Ein gutes Beispiel hierfür wäre ein tragbarer Bohrer oder Gamecontroller mit einer harten Außenschale und weichen, gummierten Griffen. Ein zuvor geformtes Teil wird erneut in eine speziell angefertigte Form eingesetzt. Die Form wird geschlossen und eine zweite Schicht aus unterschiedlichem Kunststoff über das Originalteil aufgetragen. Dies ist ein idealer Prozess, wenn zwei unterschiedliche Texturen gewünscht werden.
Formteil einlegen – Ein Spritzgussverfahren, das die Einarbeitung von Metall-, Keramik- oder Kunststoffteilen in das Endteil ermöglicht. Die Metall- oder Keramikteile werden in die Form gelegt und dann wird geschmolzener Kunststoff in die Form eingespritzt, um ein nahtloses Stück aus zwei verschiedenen Materialien zu erzeugen. Das Umspritzen von Einsätzen ist ideal für Automobilanwendungen, da es eine innovative Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung und zur Reduzierung kostspieliger Materialien wie Metall darstellt. Anstatt das gesamte Teil aus Metall herzustellen, müssen nur die Verbindungsstücke aus Metall sein, während der Rest des Artikels aus Kunststoff besteht.
Co-Spritzguss – Zwei verschiedene Polymere werden nacheinander oder gleichzeitig in eine Kavität injiziert. Mit diesem Verfahren lassen sich Teile mit einer Haut aus einem Kunststoff und dem Kern aus einem anderen herstellen.
Dünnwandiges Formen – Eine Form des Spritzgießens, die sich auf kürzere Zykluszeiten und höhere Produktivität konzentriert, um dünne, leichte und kostengünstige Kunststoffteile herzustellen.
Gummieinspritzung – Gummi wird mit einem dem Kunststoffspritzguss ähnlichen Verfahren in eine Form eingespritzt. Gummiteile erfordern für ein erfolgreiches Spritzgießen mehr Druck.
Keramikinjektion – Spritzgussverfahren unter Verwendung von Keramikmaterial. Keramik ist ein von Natur aus hartes, chemisch inertes Material, das in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt wird. Das Einspritzen von Keramik erfordert mehrere zusätzliche Schritte; Dazu gehört das Sintern oder Aushärten der neu geformten Teile, um die charakteristische Haltbarkeit sicherzustellen.
Niederdruck-Kunststoffspritzguss – Kunststoffteile, die bei niedrigeren Drücken hergestellt werden. Dies ist besonders nützlich für Arbeiten, die eine Kapselung empfindlicher Teile erfordern, wie z. B. Elektronik.
Kontaktieren Sie DJmolding für weitere Informationen zum Kunststoffspritzguss. Unser Expertenteam kann Sie bei Ihrem Kunststoffspritzgussprojekt unterstützen.
