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Das Spritzgießen Das Spritzgießen (oft umgangssprachlich auch als Spritzgießen oder Spritzgussverfahren bezeichnet) ist eine davon. mw-headline" id=">subdivision_of_injection_molding">subdivision_molding[Bearbeiten | < Quelltext bearbeiten]

Der Spritzguss (oft auch als Spritzguss- oder Spritzgussprozess bezeichnet) ist ein Primärformverfahren, das vor allem in der Kunststoffe verarbeitet wird. Das entsprechende Material wird mit einer Spritzgussmaschine flüssig gemacht (plastifiziert) und unter Hochdruck in eine Spritzgussform, die Spritzgussform, gespritzt. Die Aussparung des Werkzeugs entscheidet über die Gestalt und die Oberflächenbeschaffenheit des Fertigteils.

Der Spritzguss, speziell fortgeschrittene Spezialverfahren, ermöglicht eine weitgehend frei wählbare Formen- und Flächenstruktur wie z. B. Glattflächen, Körnungen für berührungsempfindliche Stellen, Dessins, Beschriftungen, Eingravierungen und Farbspritzer. Dies macht das Spritzgiessen zusammen mit der wirtschaftlichen Effizienz zum am weitesten verbreiteten Prozess zur Massenproduktion von Kunststoffbauteilen in praktisch allen Teilbereichen. Im Spritzguss werden beinahe ausschliesslich Kunststoffen verwendet.

Sie gliedern sich in thermoplastische Kunststoffe, Wärmehärten und El. Im Spritzgießprozess können alle drei Materialtypen eingesetzt werden, wofür der thermoplastische Spritzguss die höchste ökonomische Relevanz hat. Der Spritzguss von Hart- und Weichmachern sowie Elastikmaterialien arbeitet im Prinzip gleich und weicht vor allem nur in den Betriebsbedingungen (z.B. Temperaturen) ab. Der heute gebräuchliche Schraubenkolben-Spritzgießautomat setzt sich aus zwei Aggregaten zusammen: der Einspritzeinheit oder der Plastifizierungseinheit, die den Werkstoff weich macht, vorbereitet und dosiert, zum anderen der Klemmeinheit, die das Werkzeug verschließt, hält und wieder aufmacht.

Das Spritzaggregat besteht im Kern aus einem horizontalen Speicher, dem Kunststoffzylinder und einer innenliegenden Einschnecke. Am einen Ende des Plastifizierungszylinders ist der Aufgabetrichter zur Zuführung des Rohmaterials, am anderen Ende die Düse, die entweder schließbar oder nicht schließbar ist und den Wechsel zur Klemmeinheit darstellt.

Das Schließelement bildet die Form selbst, die in zwei Teile zerlegt werden kann (Formtrennungslinie). Dabei ist eine, die düsenseitige, starre und die düsenseitige, der Einspritzeinheit zugewandte Aufspannplatte aufgesetzt. Es beinhaltet den Namen gebenden Mechanik, der das Spritzgussteil austreibt. Die Einspritz- und Schließvorrichtung muss je nach Material, Komponente und Prozess gehärtet werden (das Spritzgießwerkzeug kann temperaturgesteuert sein).

Das Thermoplastmaterial tropft in Granulatform in die Korridore der Rotationsschnecke. Vor der Schraubenspitze setzt sich die Masse ab, weil die Düse an dieser Stelle zu ist. Der Rücklauf wird durch einen hydraulischen Zylinder oder elektronisch abgebremst, so dass sich in der Masse ein Gegendruck anbaut. Durch diesen Gegendruck in Kombination mit der Schneckendrehung wird das Fördergut kompaktiert und zerkleinert.

Die Schraube wird ebenfalls aktiver oder passiver Entlastung unterzogen, so dass die Masse entspannt wird. Im Einspritzvorgang wird die Einspritzeinheit zur Klemmeinheit bewegt, mit der Spritzdüse gegengedrückt und die Schraube hinten unterdruckt. Durch die offene Düsendüse und das Anspritzsystem der Spritzgussform wird die Masse unter Hochdruck (meist zwischen 500 und 2000 bar) in den Formhohlraum gepresst.

Das Rückschlagventil unterbindet, dass die Masse in Fahrtrichtung des Trichters zurückfließt. Weil die Kokille (typischerweise bei 20 bis 120 C) im Vergleich zur plastischen Masse (typischerweise bei 200 bis 300 C) etwas feuchter ist, abkühlt sich die Schokolade in der Kokille ab und wird erstarren. Zur teilweisen Kompensation dieser Schrumpfung wird auch nach dem Befüllen der Gießform ein verminderter Luftdruck aufrecht erhalten, so dass das Produkt weiter fließen und die Schrumpfung ausgeglichen werden kann.

Diese Pressung kann fortgesetzt werden, bis die Siegelstelle des Angusses durchbrochen ist. Nachdem das Pressen abgeschlossen ist, kann die Spritzdüse verschlossen werden und der Plastifizier- und Dosierprozess für das nächstfolgende Spritzteil kann bereits in der Einspritzeinheit starten. Der Werkstoff in der Gießform wird während der Restabkühlzeit weiter abgekühlt, bis der Kernbereich, der Flüssigkern des Werkstücks, verfestigt ist und eine ausreichende Festigkeit für das Entschalen erzielt wurde.

Anschließend wird die Einspritzeinheit von der Klemmeinheit weggefahren (abgehoben), da kein Plastik aus dem Anschnitt entweichen kann. Dadurch wird eine übermäßige Wärmeübertragung von der wärmenden Spritzdüse auf das Kältemittel verhindert und somit eine übermäßige Kühlung der Spritzdüse (Gefrieren) vermieden. Zur Entformung wird die Auswurfseite der Spanneinheit geöffnet und das Teil durch in den Hohlraum eindringende Bolzen ausgestoßen.

Die Angüsse müssen entweder durch eine getrennte Zerspanung entnommen werden oder werden beim Entschalen selbsttätig abgeschnitten. Das kanallose Spritzen ist auch mit Heisskanalsystemen möglich, bei denen das Anspritzsystem konstant über der Verfestigungstemperatur liegt und das darin befindliche Gut so für den nachfolgenden Spritzgang aufbereitet wird. Spritzgiessteile können mit einer Masse von wenigen Gramm bis ca. 150 kg produziert werden.

Für den Spritzguss und die Weiterverarbeitung werden die zu verarbeitenden Thermoplaste durch Zusatzstoffe und Füller aufbereitet. In der Fahrzeugkonstruktion werden Polylefine, vor allem in der Polypropylentechnik, für Dashboards und Stoßfänger im Spritzguss eingesetzt. Daher muss die Rohmasse bei relativ niedriger Technologie (ca. 30 bis 110 C je nach Material) in die Gießform eingebracht und dort bei einer höheren Technologie (zwischen 130 C und 250 C je nach Duroplast) aushärten.

Der Spritzgießprozess muss an diese besonderen Merkmale angepasst werden. Der Spritzgießautomat verfügt über eine Schnecke, die wenig Scherkräfte aufbringt. Das angusslose Spritzen ist mit Kaltkanalanlagen möglich, dem Gegenstück zum Heisskanalsystem, bei dem der Anschnitt abgekühlt wird und somit eine Quervernetzung vermieden wird. Die Vulkanisation von Elastomeren - wie beispielsweise Naturgummi - erfolgt in Analogie zu Warmhärte durch Wärmeeinwirkung.

Thermoplastische Gummielastomere sind eine Ausnahmen. Die Spritzgusstechnik von Elastmanen findet auf Schneckenspritzmaschinen statt. Die Einziehung von Elastomeren in Gestalt von frei fließenden Pulver oder in Bandform kann über eine spezielle Schnecke erfolgen, die wenig Scherkraft in die weichgemachte Mischung einleitet. Darüber hinaus stellen die gratfreien Spritzgüsse von Elastomeren in besonderem Maße eine Anforderung dar, da diese im Strömungsbereich (wie Duroplaste) sehr flüssig sind, so dass der Arbeitsaufwand für die Werkzeugkonstruktion etwas größer ist als bei Thermoplastformen.

Neben den oben erwähnten besonderen Merkmalen ähnelt das Spritzgussverfahren im Wesentlichen dem des thermoplastischen Spritzgusses. Manche mechanischen Kennwerte können bis zu 30% über denen von Preßelastomeren liegen. Im Vergleich zu Preßelastomeren können sie bis zu 30% überhöht sein. Bei der Strömung in der Düse und in den Ansaugkanälen wird Friktionswärme erzeugt. Das macht den Spritzgussprozess besonders ergiebig. Für Elastomere können auch Kaltkanalanlagen eingesetzt werden.

Im Elastomerspritzguss werden häufig Spritzgussmaschinen mit mehreren Schließmodulen für mehrere Formen und verschiedene Bauteile eingesetzt, da die Vulkanisationszeit deutlich länger ist als die Vorbereitungszeit in der Sprüheinheit. Im In-Mold-Verfahren werden in die Spritzgussform eingeführte Werkstoffe gehinterspritzt, z.B. der Steifschaum eines Sporthelms oder etikettierte Folie (In-Mould Labeling, IML). Wenn das Material in eine nicht vollständig verschlossene Gießform gespritzt wird und die Gießform erst danach vollständig verschlossen wird, spricht man von einem Spritzprägeverfahren.

Pulverspritzguss (PIM) ermöglicht die Produktion von Metall- und Keramikbauteilen durch Spritzgiessen von Metall- und Keramikpulvern mit einem Binder, dann Entfernen des Binders und abschließend Sintern des restlichen Pulvers. Der Extrusions- oder Extrusionsspritzguss ist eine Verbindung von Spritzguss und Extrusion. Dieses Verfahren ist eine Verbindung von Spritzguss und Extrusion. Dieses Verfahren ist eine der folgenden. Im Spritzstreckblasverfahren wird ein gespritzter Zuschnitt, z.B. ein PET-Flaschenzuschnitt, einem nachfolgenden Streck- und Blasformverfahren unterworfen.

Die Verdoppelung ermöglicht es, den ersten Hohlraum zu injizieren; während er sich abkühlen lässt, wird der andere Hohlraum ausgefüllt. F. Johannaber, W. Michaeli: Spritzgusshandbuch. INSBN 3-446-15632-1 T. Munch, B. Lantz: Kontinuierliche Prozessoptimierung im Spritzgießprozess. 2009, ISBN 978-3-8370-7081-1 S. Stitz, W. Keller: Spritzgießtechnik.

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