Was ist Spritzgießen?
Spritzgießen ist ein Verfahren, bei dem vollständig geschmolzener Kunststoff bei einer bestimmten Temperatur von einer Schnecke homogenisiert, unter hohem Druck in die Kavität eingespritzt und durch Abkühlen zum Formteil erstarrt wird.
Dieses Verfahren eignet sich für die Massenproduktion von komplex geformten Teilen und ist eine der wichtigsten Bearbeitungsmethoden.
Warum Spritzgießen?
1. Hocheffiziente
Die Massenproduktion im Spritzgussverfahren kann eine höhere Verarbeitungseffizienz erreichen. Sobald sich der Anwender für ein bestimmtes Fertigungsverfahren mit hohen Stückzahlen entschieden hat, nimmt der Kunststoffformprozess nicht viel Zeit in Anspruch, wodurch die Massenproduktion ermöglicht und die Produktqualität verbessert wird.
2. Hohe Festigkeit bei Kunststoffen
Die Verwendung von Glasfaseradditiven ist weit verbreitet. Diese hochentwickelten Verbundkunststoffe sind sehr haltbar und können die für verschiedene Produkte erforderlichen Eigenschaften und Funktionen erfüllen.
Vor allem besitzt der Kunststoff beim ersten Formen eine hohe Dichte. Hier bietet das Kunststoffspritzgießen eine Flexibilität, die andere Formverfahren nicht erreichen.
3. Kostengünstige Spritzgussformen bieten beeindruckende Oberflächengüten
Sie halten auch hohen Drücken stand und zeichnen sich durch eine gute Produktqualität und ein detailliertes, hervorragendes Aussehen aus.
Spritzguss kann daher eine ausgezeichnete Detailwiedergabe der Formteile ermöglichen und Zeit sowie Kosten bei der Nachbearbeitung sparen.
4. Das Spritzgießen ist ein hochgradig wiederholbarer Prozess
Spritzguss ist ein hochgradig wiederholbarer Prozess; das zweite produzierte Teil entspricht also exakt dem ersten, wodurch sich die Produktkonsistenz und Bauteilzuverlässigkeit in der Massenproduktion gut kontrollieren lassen.
Geschichte des Spritzgießens
1872 patentierte der amerikanische Erfinder JohnWesley Hyatt gemeinsam mit seinem Bruder Isaiah die erste Spritzgießmaschine.
Die Maschine war im Vergleich zu den heute gebräuchlichen relativ einfach: Sie ähnelte einer riesigen Injektionsnadel und benutzte einen Kolben, um Kunststoff durch einen beheizten Zylinder in eine Form zu spritzen.
Im späten 19. Jahrhundert entwickelte sich die Industrie langsam und stellte Produkte wie Kragen, Knöpfe und Haarkämme her.
Im Jahr 1903 erfanden die deutschen Chemiker Arthur Eichengrün und Theodore Becker das erste lösliche Polymer, Celluloseacetat, das brennbarer war als Cellulosenitrat.
Schließlich wurde es in Pulverform angeboten und ließ sich leichter spritzgießen.
Im Jahr 1919 entwickelte Arthur Eichengrün die erste Spritzgießmaschine im wahrsten Sinne des Wortes.
1939 erhielt Arthur Eichengrün ein Patent für das Spritzgießen von plastifiziertem Acetat. In den 1940er Jahren verbreitete sich das Spritzgießen dann rasch, da der Zweite Weltkrieg eine enorme Nachfrage nach günstigen, massenproduzierten Produkten erzeugte.
1946 baute der amerikanische Erfinder James Watson Hendry die erste Schneckenspritzgießmaschine, die eine präzisere Steuerung der Einspritzgeschwindigkeit und Produktqualität ermöglichte.
Diese Maschine ermöglichte es auch, das Material vor dem Einspritzen zu mischen, so dass dem Kunststoff Pigmente hinzugefügt und vor dem Einspritzen gründlich gemischt werden konnten.
In den 1970er-Jahren entwickelte Hendry das erste gasunterstützte Spritzgießverfahren, mit dem sich komplexe Hohlprodukte herstellen ließen, die schnell abkühlten.
Dadurch wurden die Designflexibilität sowie die Festigkeit und die Oberflächenbeschaffenheit der gefertigten Teile erheblich verbessert und gleichzeitig Produktionszeit, Kosten, Gewicht und Abfall reduziert.
Die Kunststoffspritzgießindustrie hat sich im Laufe der Jahre von der Herstellung von Kämmen und Knöpfen zur Produktion einer breiten Palette von Produkten für zahlreiche Branchen entwickelt, darunter Automobilindustrie, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter, Spielwaren, Sanitärtechnik, Verpackung und Bauwesen.
Spritzgussprodukte sind in vielen Branchen zu finden, insbesondere in der Automobilindustrie, Industrieanwendungen und Haushaltsprodukten.
Vorteile des Spritzgießens
1. Geeignet für die Herstellung komplexer und präziser Produkte
Einer der Hauptvorteile der Kunststoff-Spritzgießtechnik besteht darin, dass sich komplexe Präzisionsbauteile und Baugruppen aus Kunststoff leicht konstruieren lassen.
Im Vergleich zu anderen Verfahren zeichnet sich das Spritzgießen durch sehr geringe Toleranzen aus.
Aus diesem Grund wird es auch häufig für die Herstellung von Automobilteilen verwendet.
2. Freie Auswahl aus einer breiten Palette von Materialien
Für das Kunststoffspritzgießen steht eine große Anzahl von Kunststoffmaterialien zur Verfügung.
Es gibt Materialien wie antistatische Kunststoffe, thermoplastischer Kautschuk, chemikalienbeständige Kunststoffe und biokompostierbare Materialien mit farblicher Anpassung oder Masterbatch-Färbung.
3. Automatisierter Prozess zur Senkung der Herstellungskosten
Spritzgießen ist ein automatisierter Prozess. Eine Bedienperson kann häufig zwei oder mehr Spritzgießmaschinen betreuen, insbesondere wenn die Kunststoffspritzgussteile automatisch entnommen werden können. Dadurch ist der Arbeitskräftebedarf relativ gering.
Die meisten Spritzgießprozesse werden mit Maschinen und Robotern ausgeführt. Da Automatisierung die Kosten der Formteilfertigung senkt, sinken auch die Gemeinkosten.
Durch die Verringerung des Arbeitsaufwands werden auch die Gesamtkosten für die Herstellung des Produkts gesenkt.
4. Hocheffiziente Produktionsmethode
In der Branche sind sich die meisten Gießereifachleute einig, dass es grundlegende Konstruktionselemente gibt, die während des Spritzgussverfahrens auftreten müssen, damit es richtig funktioniert.
Dazu gehören Wanddicke, Rippenkonstruktion, Domkonstruktion, Eckübergänge, Bindenähte und Anschnittpositionierung sowie sachgerecht angeordnete Entlüftungen.
Sobald die Spritzgussform nach Kundenspezifikation gefertigt und die Spritzgießmaschine vorprogrammiert ist, läuft der eigentliche Formprozess zur Teileherstellung sehr schnell ab.
Der gesamte Formprozess aus Schließen, Beschicken, Plastifizieren, Einspritzen, Öffnen und Entformen erfolgt durch die Spritzgießmaschine. Dadurch lässt sich der Spritzgießprozess leicht vollständig automatisieren und programmatisch steuern.
Dadurch lassen sich mit einem einzigen Werkzeug mehr Produkte herstellen. Die hohe Produktivität macht den Kunststoffspritzguss-Service effizient und kostengünstig.
5. Weniger Abfall produzieren und umweltbewusst handeln
Beim Spritzgießen ist die Wiederholgenauigkeit der Teile sehr hoch. Der im Formprozess entstehende Ausschuss kann wiederverwendet werden, sodass beim Spritzgießen nur wenig Rohstoff verschwendet wird.
Zusammenfassung
Aus diesem Artikel haben wir erfahren, warum Spritzgießen für hohe Produktionsmengen geeignet ist und der Stückpreis des Produkts mit steigender Menge drastisch sinkt.
Wenn Sie eine große Menge an Kunststoffprodukten herstellen müssen, sollten Sie dieses Fertigungsverfahren für Kunststoffteile in Betracht ziehen.
Natürlich dauert es lange, bis jedes Kunststoffprodukt von der Entwicklung zur Marktnachfrage gelangt.
Ist die spätere Stückzahl zu Beginn der Entwicklung noch unklar, kann eine Einkavitäten-Spritzgussform gewählt werden. Dadurch ist der Werkzeugpreis niedriger, während der Stückpreis vergleichsweise höher liegt.
Steigt die Stückzahl stark an, kommen Mehrkavitäten-Spritzgussformen infrage. Sie senken nicht nur die Kosten der Massenproduktion, sondern steigern auch die Produktivität deutlich, sodass die Marktnachfrage schnell bedient werden kann.
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