Was ist Spritzgießen?

Im Film The Graduate von 1967 gab Mr. Robinson dem von Dustin Hoffman gespielten Benjamin Braddock einen einzigen Ratschlag für seine Karriere: "Kunststoffe." Es scheint, dass Robinson die richtige Idee hatte. Die industrielle Wissenschaft der Umwandlung von Kunststoffharzen in nützliche Dinge durch das Verfahren des Spritzgießens hat einen enormen Einfluss auf die Industrie und die meisten unserer Lebensbereiche gehabt.

Die Spritzgießprozess wurde erstmals in den 1930er Jahren entwickelt und basierte ursprünglich auf Metalldruckgusskonstruktionen. Das Spritzgießen bietet viele Vorteile gegenüber alternativen Herstellungsverfahren, darunter minimale Verluste durch Ausschuss (da Ausschussstücke eingeschmolzen und recycelt werden können) und minimale Nachbearbeitungsanforderungen. Das Spritzgießen unterscheidet sich vom Metalldruckguss dadurch, dass geschmolzene Metalle einfach gegossen werden können; Kunststoffharze müssen mit Kraft eingespritzt werden.

Das Verfahren verwendet große Spritzgießmaschinendie die Harze durch sechs Hauptprozesse befördern, um alles von Computerteilen bis hin zu Halloween-Spinnen aus Kunststoff herzustellen. Obwohl eine Spritzgießmaschine ein komplexes Gerät ist, besteht sie aus zwei Grundelementen: der Einspritzeinheit und der Schließeinheit.

Der Prozess beginnt mit einer Form, die unter Druck eingespannt wird, um den Einspritz- und Abkühlprozess zu ermöglichen. Dann werden die pelletierten Harze in die Maschine gegeben, gefolgt von den entsprechenden Farbstoffen. Die Harze fallen dann in einen Einspritzzylinder, wo sie bis zum Schmelzpunkt erhitzt werden, und werden dann entweder durch eine Schnecke oder eine Stopfvorrichtung in die Form gespritzt.

Dann folgt die Verweilphase, in der die geschmolzenen Kunststoffe in der Form enthalten sind und hydraulischer oder mechanischer Druck ausgeübt wird, um sicherzustellen, dass alle Hohlräume in der Form gefüllt sind. Anschließend lässt man den Kunststoff in der Form abkühlen, die dann durch Trennen der beiden Formhälften geöffnet wird. Im letzten Schritt wird das Kunststoffteil mit Auswerferstiften aus der Form ausgestoßen. Das fertige Teil kann überflüssige Teile, so genannte Angüsse, enthalten, die abgeschnitten und recycelt werden. Der gesamte Prozess läuft zyklisch ab, wobei die Zykluszeiten je nach erforderlicher Kühlzeit zwischen zehn und 100 Sekunden liegen.

Der Spritzgießprozess erfordert einige komplexe Berechnungen. Jede Harzart hat einen Schwindungswert, der berücksichtigt werden muss, und die Form muss diesen Wert ausgleichen. Wenn dieser Wert nicht genau bestimmt wird, hat das Endprodukt eine falsche Größe oder kann Fehler enthalten. Normalerweise wird dies kompensiert, indem die Form zunächst mit Harz gefüllt, unter Druck gehalten und dann mehr Harz hinzugefügt wird, um die Schrumpfung auszugleichen. Weitere Komplikationen sind verbrannte Teile aufgrund einer zu hoch eingestellten Schmelzetemperatur, Verzug aufgrund einer ungleichmäßigen Oberflächentemperatur oder unvollständiges Füllen aufgrund eines zu langsamen Injektionshubs.

Spritzgussformen können erstaunlich teuer sein, manchmal über $100.000. Wenn die gewünschte Stückzahl jedoch groß genug ist, werden die Werkzeugkosten relativ unbedeutend und die resultierenden Kunststoffteile sind sehr preisgünstig. Einige Formen werden mit mehr als einer Kavität hergestellt; diese Mehrkavitätenformen kosten mehr als ihre Gegenstücke mit einer Kavität, aber aufgrund der höheren Produktionseffizienz werden die Kosten pro Teil minimiert.

Spritzgießen kann mit einer Vielzahl von Kunststoffen verwendet werden. Zu den beliebtesten Kunststoffen für diese Art des Spritzgießens gehören: Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und ABS. Jedes Harz hat seine eigenen Vor- und Nachteile und wird je nach den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts ausgewählt.