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Ob es sich um die Automobilindustrie oder die medizinische Industrie handelt, die Hersteller benötigen mehrere Kunststoffteile, um ihre Produktionen zu vervollständigen. Zweifellos ist das Spritzgießen eines der besten Verfahren, um den Bedarf an Kunststoffteilen zu decken.
However, the technique is not as simple because of a series of complex steps that must be followed to attain the target product. This article covers the detailed working of the Spritzgießen process step by step, along with the machinery and equipment used.
Was ist Spritzgießen?
Bei der Spritzgusstechnik handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen, bei dem erhitzter geschmolzener Kunststoff unter hohem Druck und kontrollierter Temperatur in eine Form gespritzt wird (Spritzgießen). Sobald der geschmolzene Kunststoff abkühlt, verfestigt er sich und wird zum fertigen Produkt. In der Regel findet dieser gesamte Prozess in speziellen Spritzgießmaschinen statt. Die Größe dieser Maschinen hängt von der Schließkraft ab, die zum Halten der Formen erforderlich ist.
Spritzgussanwendungen sind in der Automobil-, Elektronik-, Verpackungs-, Medizin- und Bauindustrie leicht zu finden.
Was sind die Grundtypen des Spritzgießens?
Es gibt zwei wichtige Arten des Spritzgießens:
- Heißkanalspritzgussform
- Kaltkanalspritzgussform
Heißkanal-Spritzgussform
Das Heißkanal-Spritzgießverfahren ist die Art des Spritzgießens, bei der eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Kunststoffs erforderlich ist, um die Form zu erhitzen. Der größte Vorteil dieses Heißkanalsystems besteht darin, dass der in den Kanälen befindliche Kunststoff niemals erstarrt. Außerdem besteht weniger die Möglichkeit, dass während des Prozesses Material verloren geht, und es können komplexere Spritzgießprodukte hergestellt werden als mit dem Kaltkanalsystem.
Der Heißkanalspritzgießer ist jedoch teuer in der Einrichtung und erfordert hohe Wartungskosten.
Kaltkanal-Spritzgussform
Bei einem Kaltkanal-Spritzgießwerkzeug wird der Anguss mit kalter Temperatur gekühlt. Am Ende eines Produktionszyklus werden der Kunststoff und der Angusskanal aus der Form ausgestoßen. Im Vergleich zum Heißkanalsystem fällt bei diesem Typ nach jedem Zyklus viel Abfall an. Die Kaltkanal-Spritzgießform wird in zwei Typen unterteilt:
- Zwei-Platten-Kaltkanal
- Dreiplatten-Kaltkanal
Welche Geräte und Werkzeuge werden beim Spritzgießen eingesetzt?
Spritzgießmaschinen verwenden verschiedene Komponenten, darunter eine Stromquelle, eine Einspritzeinheit, eine Schließeinheit und eine Werkzeugbaugruppe, um verschiedene Phasen des Prozesses durchzuführen. Lassen Sie uns über einige Spritzgießgeräte und -werkzeuge im Detail sprechen.
1. Einspritzeinheit
Die Spritzeinheit ist das Gerät, das nicht nur für das Einspritzen des Materials in eine Spritzgießmaschine zuständig ist, sondern auch für die Erwärmung des Materials in den geschmolzenen Zustand. Im Folgenden werden die Bestandteile der Spritzeinheit beschrieben:
-
Trichter
Der Trichter ist ein großes Fach am oberen Ende der Spritzeinheit, in dem das Kunststoff-Rohgranulat gelagert wird. Der offene Boden des Trichters führt das Material in den nächsten Abschnitt.
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Trommel
Danach kommt der Zylinder, der ebenfalls Kunststoffspritzguss bietet. In der Regel ist ein Stempelinjektor oder eine hin- und hergehende Schnecke für den Heiz- und Einspritzmechanismus zuständig. Die am Ende des Zylinders befindliche Düse führt den geschmolzenen Kunststoff in die Form ein.
2. Feststelleinheit
Die Schließeinheit übt eine Schließkraft auf die beiden Werkzeughälften aus, um sie zu schließen. Beim Einrichten der Spritzgießmaschine wird jede Formhälfte an der Aufspannplatte (einer großen Platte) befestigt. Die vordere Hälfte der Form wird als Formhohlraum bezeichnet, während die hintere Hälfte als Formkern bezeichnet wird. In der Regel wird der Formhohlraum an einer stationären Platte befestigt, die mit der Düse ausgerichtet ist, und der Formkern wird an einer beweglichen Platte entlang der Etagenstäbe angebracht.
Während des Betriebs aktiviert der Schließmotor die Schließleisten; dadurch bewegt sich die bewegliche Platte in Richtung der festen Platte. An diesem Punkt wird genügend Kraft auf diese Formen ausgeübt, um sie zu schließen. In der hinteren Hälfte des Werkzeugs befindet sich jedoch auch das Auswerfersystem der Spritzgießmaschine.
Kommen wir nun zu den Werkzeugen, die beim Spritzgießen verwendet werden.
3. Form Basis
Der Formboden ist das Werkzeug, das den Formhohlraum und den Formkern hält. Auf der vorderen Hälfte des perfekten Formbodens befinden sich eine Stützplatte, eine Angussbuchse und ein Fixierring. Gleichzeitig enthält die andere Hälfte das Auswerfersystem und eine Stützplatte.
4. Formkanäle
Da sich der Kunststoff in einem flüssigen Zustand befindet, muss er in der Maschine fließen. Daher werden bei der Konstruktion der Form verschiedene Kanäle für seinen Durchgang hergestellt. Der erste Eintritt des geschmolzenen Kunststoffs in die Form erfolgt durch den Anguss. Später bringen Angüsse (zusätzliche Kanäle) den geschmolzenen Kunststoff vom Anguss zu verschiedenen Kavitäten. Am Ende eines jeden Kanals befindet sich ein Anschnitt.
Außerdem gibt es in diesen Maschinen auch Kühlkanäle. Sie dienen dazu, das Wasser durch die Formwände zu leiten, um den geschmolzenen Kunststoff zu kühlen.
5. Formgestaltung
Neben den oben erwähnten Strukturen gibt es noch viele weitere Ausführungen von Formen. Zum Beispiel müssen sie komplexe Merkmale wie Hinterschneidungen oder Gewinde aufweisen. Die Hinterschneidungen können sowohl extern als auch intern sein. Um die Gewinde in das Bauteil einzubringen, braucht man aber auch eine Ausdrehvorrichtung.
Wie funktioniert das Spritzgießverfahren?
Das Verfahren des Spritzgießens ist nicht so einfach, wie es scheint. Es umfasst viele Schritte und Parameter, die genauestens beachtet werden müssen, um positive Ergebnisse zu erzielen. Im Folgenden werden die wichtigsten Schritte des Spritzgießverfahrens beschrieben.
1. Auswahl des richtigen Thermoplasts und der richtigen Form
Thermoplastische Kunststoffe und Formen sind die entscheidenden Elemente für die Herstellung der Endprodukte, so dass man sie sehr bewusst auswählen muss. Um die richtige Wahl zu treffen, ist es wichtig, die gegenseitige Wechselwirkung von Thermoplast und Form zu berücksichtigen. Manchmal ist der gewählte spritzgegossene Kunststoff für bestimmte Formenkonstruktionen nicht geeignet.
Das Spritzgießwerkzeug besteht in der Regel aus einer Kavität und einem Kern. Die Kavität ist fest, in die der Kunststoff eingespritzt wird, während der bewegliche Kern in die Kavität eingestellt wird, um dem Produkt die endgültige Form zu geben. Der erste Schritt besteht darin, einen Prototyp des Formwerkzeugs zu erstellen, damit Sie es mit dem ausgewählten Thermoplast in der Maschine testen können. Auf diese Weise erhalten Sie Informationen über die Eigenschaften, die Temperatur- und die Druckbeständigkeit des verwendeten Thermoplasts. So können Sie sich für den Thermoplast entscheiden, der für Ihre Form und Ihr Projekt am besten geeignet ist.
Am häufigsten werden die folgenden Thermoplaste für das Spritzgussverfahren verwendet:
- Nylons (PA)
- Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
- Polycarbonat (PC)
- Formen von Polypropylen (PP)
- Aliphatische Polyamide (PPA)
- Polyoxymethylen (POM)
- Polymethylmethacrylat (PMMA)
- Polybutylenterephthalat (PBT)
- Polytetrafluorethylen (PTFE)
- Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE)
- Perfluoralkoxy (PFA)
- Polyvinylchlorid (PVC)
2. Schmelzen des Thermoplasts
Nachdem man sich für einen Thermoplast entschieden hat, wird dieser in einen geschmolzenen Zustand gebracht. Das Rohgranulat des Thermoplasts wird in den Trichter der Maschine eingefüllt. Wenn sich die Schnecke dreht, bewegt sich das Granulat langsam in den Zylinder. Dadurch schmilzt der Thermoplast durch die Wärme des Zylinders und wird in eine geschmolzene Form gebracht.
3. Klemmen
Bevor Sie zum Einspritzschritt übergehen, müssen Sie die beiden an der Spritzgießmaschine angebrachten Werkzeughälften mit der Schließeinheit schließen. Der hydraulische Druck der Schließeinheit sorgt für genügend Kraft, um die Formhälften geschlossen zu halten, während das Material in sie eingespritzt wird. Je größer die Maschine ist, desto größer ist auch die Schließkraft.
4. Einspritzen des Thermoplasts in die Form
Sobald Sie die Formen zusammenspannen, kann der Einspritzvorgang beginnen. Der geschmolzene Kunststoff aus dem Zylinder erreicht das Ende; daraufhin schließt sich der Anschnitt, und die Schnecke bewegt sich zurück. Sobald der Einspritz- und Schließdruck einen bestimmten Punkt erreicht, öffnet sich der Anschnitt, wodurch sich die Schnecke nach vorne bewegt und der flüssige Kunststoff in die Form eingespritzt wird. Die Bediener müssen sicherstellen, dass die Temperatur in dieser Phase konstant bleibt.
5. Kühlung
Nach dem Einspritzen des gesamten geschmolzenen Kunststoffs in die Form wird der Druck für einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten. Dies kann als Haltezeit bezeichnet werden, die je nach Art des Thermoplasts und den Eigenschaften des Bauteils variiert. Sie dient in erster Linie dazu, die plastische Packung des Werkzeugs und seine optimale Formgebung zu bestätigen.
Am Ende der Haltephase wird der Druck abgelassen, und die Kühlzeit beginnt. Der heiße Kunststoff wird in der Form einige Sekunden bis Minuten abkühlen gelassen, um zu erstarren.
6. Auswurf und Fertigstellung
Der nächste Schritt nach dem Abkühlen ist das Auswerfen des Produkts aus dem Werkzeug. Die Platten in der Maschine werfen die Teile in einen Behälter oder am Boden der Maschine auf ein Förderband aus. Der letzte Schritt besteht darin, das Produkt durch Entfernen von überschüssigem Kunststoff zu veredeln. Um das Aussehen des fertigen Teils zu verbessern, können Sie verschiedene Nachbearbeitungstechniken anwenden, darunter Polieren und Färben. Schließlich ist das Teil bereit für den Einsatz beim Kunden.
Darüber hinaus können die bei diesem Prozess anfallenden Abfälle im nächsten Zyklus wiederverwendet werden, was zu Materialkosteneinsparungen führt.
Schlussfolgerung
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