Der Einsatz von Spritzgusskunststoff in der Industrie

(Quelle: pixabay.com / © bboellinger)

In den vergangenen Jahren und Jahrzehnten hat sich das Spritzgussverfahren zu einer der gängigsten Methoden entwickelt, Bauteile aus Kunststoff schnell und ökonomisch im industriellen Maßstab zu produzieren. Digitale Technologien sorgen dafür, dass dieses Verfahren auch in der Zukunft eine wesentliche Rolle spielen wird.

Spritzguss: Eine Idee mit langer Geschichte

Wirklich etabliert hat sich Kunststoff in zahlreichen Bereichen der Industrie erst in den letzten Jahrzehnten. Dabei ist die zugrunde liegende Erfindung der Spritzgusstechnik bereits rund 150 Jahre alt. Im Jahr 1872 entwickelten die US-amerikanischen Brüder Hyatt erstmalig ein Gerät, mit dem sich die gerade erst entwickelten, ersten Kunststoffe auf automatisierte Weise in Form bringen ließen. Wenngleich das Gerät aus der damaligen Zeit im Vergleich zu heutigen Geräten in etwa wirkt wie ein Ochsenkarren im Vergleich zu einem Sportwagen: Die Basis für eine bahnbrechende Technologie war damit gelegt. Und das Grundprinzip hat sich bis heute eigentlich nicht verändert. Unter Zuhilfenahme von Druck wird flüssiger Kunststoff in die gewünschte Form gebracht, um in dieser anschließend auszuhärten.

Wie funktioniert das Spritzguss-Verfahren bei Kunststoff?

Ein Ausgangsmaterial, bei dem es sich meistens um Kunststoffgranulat, etwa aus Polypropen, handelt, wird in einer Schnecke erwärmt. Es durchwandert die technische Vorrichtung und wird dabei zu einer zähflüssigen Masse.

Mittels Düse wird diese plastifizierte Masse unter einem hohen Druck (in der Regel zwischen 500 und 2.000 Bar) in das Spritzgusswerkzeug injiziert. Bei diesem handelt es sich um eine Hohlform, die das Negativ des zu produzierenden Spritzgussteils darstellt. Zumeist besteht diese Hohlform aus CNC-gefrästem Metall, in einigen Fällen aber auch aus faserverstärktem, besonders formstabilem und temperaturbeständigem Kunststoff.

Durch das Einspritzen des plastifizierten Kunststoffmaterials unter hohem Druck verteilt es sich vollständig in der Form, füllt hier also jeden vorhandenen Winkel aus. Die verwendete Form muss für dieses Vorgehen besonders beständig sein, um auch bei hohen Stückzahlen stets identische Kunststoffteile von einheitlicher Qualität zu produzieren. HSV technical moulded parts ist ein namhafter Spezialist solcher Kunststoffspritzgussprodukte.

Welche Produktionsschritte werden beim Spritzgussverfahren durchlaufen?

Zuerst trifft die plastifizierte Kunststoffmasse auf die kühlere Oberfläche des Spritzgusswerkzeugs. Dadurch kühlen die äußeren Schichten des plastifizierten Materials sofort ab und verfestigen sich. Durch die Injektion der für das zu erstellende Teil notwendigen Kunststoffmenge entsteht im Inneren der Form ein leichter Überdruck der dafür sorgt, dass weiteres Kunststoffmaterial nachfließen kann. Notwendig ist dies, da der auskühlende Kunststoff ansonsten schrumpfen und zu einem kleineren Bauteil als vorgesehen führen würde.

Das zu erstellende Spritzgussteil verbleibt so lange in seiner Form, bis sich auch der innerste Kern komplett verfestigt hat. Erst danach folgt das Entformen. Die Spritzgussform wird dafür geöffnet, damit der integrierte Auswerfer das gegossene Teil ausstoßen kann.

Anschließend kann bei Bedarf eine Weiterverarbeitung erfolgen, um die Spritzgussteile in ihre endgültige Form zu bekommen. Dies ist auch abhängig von der Kategorie, zu der das jeweilige Spritzgussteil gezählt wird.

  • Spritzgussteile der Kategorie A werden in höchster Präzision gefertigt.
  • Spritzgussteile der Kategorie B werden in hoher Präzision gefertigt.
  • Spritzgussteile der Kategorie C werden in mittlerer Präzision gefertigt, da die technischen Anforderungen hier niedriger sind.

Spritzguss von Kunststoffteilen: Alles aus einer Hand

Im Jahr 2018 wurden weltweit etwa 359 Millionen Tonnen Kunststoff produziert. Ein erheblicher Teil davon wurde im Spritzgussverfahren verarbeitet. Allerdings zeigt sich auch auf dem Kunststoffmarkt, dass der Trend von der Herstellung reiner Fertigteile hin zu individuellen Lösungen nach Kundenwunsch geht. Hersteller gehen also auf die kundenspezifischen Anforderungen ein und begleiten den Herstellungsprozess vom Entwurf bis zum fertig produzierten Kunststoffelement.

Abhängig vom individuellen Bedarf des Kunden werden die Details zum anstehenden Spritzgießen in enger Kooperation geplant. So lassen sich Änderungen im Verlauf des Planungsprozesses am besten berücksichtigen und Fehler vermeiden, bevor diese überhaupt entstehen. Im Verlauf dieses kooperativen Entwicklungsprozesses entsteht in der Regel ein Prototyp, der auf Aspekte wie Belastbarkeit, Temperaturanforderung oder Stoffverträglichkeit geprüft wird. Im Bedarfsfall erfolgt eine weitere Modifikation, andernfalls kann die Produktion des Spritzgusselements in den erforderlichen Stückzahlen erfolgen.

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