Kunststoffgegenstände sind natürlich überall in unserem täglichen Leben zu finden, aber viele Menschen wissen nicht, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, ihn für gewerbliche oder industrielle Zwecke zu formen. Hier sind die sieben gebräuchlichsten Verfahren und was Sie wissen müssen, um zu entscheiden, welches für Ihr nächstes Projekt am besten geeignet ist.

Spritzgießen von Kunststoff

Kunststoff-Spritzgießen macht etwa 80 % der haltbaren Kunststoffgegenstände aus, die wir täglich finden. Beim Spritzgießen wird eine Form oder ein Werkzeug aus Aluminium oder Stahl verwendet. Die Form besteht aus einer Kernseite und einer Hohlraumseite, die in eine Kunststoffspritzgießmaschine eingesetzt wird. Diese Maschine erhitzt das Rohkunststoffgranulat, bis es geschmolzen ist, spritzt es unter hohem Druck in den leeren Hohlraum der Form und öffnet sich dann, um das fertige Teil auszuwerfen.

Der Vorteil von PIM ist, dass Millionen identischer Teile schnell, mit hervorragender Oberflächengüte und zu geringen Kosten hergestellt werden können. Die Formen können jedoch je nach Teilegeometrie teuer und komplex sein. Eine sorgfältige Konstruktion der Form ist erforderlich, um Defekte zu vermeiden und die Qualität der Teile und die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu optimieren.

Rotationsformen

Beim Rotationsformen wird ebenfalls ein Kern- und Hohlraumformwerkzeug verwendet, aber der Herstellungsprozess ist ganz anders.

Kunststoffpulver wird in den Hohlraum der Form gegossen und die Form in einen Ofen gestellt. Während die Form erhitzt wird, wird sie langsam um zwei Achsen gedreht. Die Schwerkraft wird genutzt, um den Kunststoff an den Werkzeugwänden zu befestigen und die richtige Dicke zu erreichen.

Dann wird die Form aus dem Ofen genommen und langsam abgekühlt, um Verzug zu vermeiden. Die vollständige Abkühlung kann mehrere Minuten dauern. Danach wird das Werkzeug geöffnet und das Teil für den nächsten Zyklus entnommen.

Das Rotationsgießen ist ideal für die Herstellung großer, hohler oder konkaver Formen, die häufig für den Außenbereich wie Kanus und Wannen verwendet werden. Der Nachteil ist, dass die Werkzeuge nicht länger als ein paar tausend Zyklen halten, bevor sie ausgetauscht werden müssen, und dass die Qualität der Teile bestenfalls durchschnittlich ist, so dass sie sich nicht für Präzisionsformen eignen.

Extrusionsblasformen

Dies ist die gängigste Methode zur Herstellung dünnwandiger, preiswerter Behälter wie Einweg-Trinkbecher oder Flaschen. Es ist schnell und die Werkzeuge sind einfach herzustellen, aber die Teile können nicht sehr komplex sein oder mit hoher Präzision gefertigt werden.

Geschmolzener Kunststoff in Form eines großen Tropfens, Vorformling genannt, wird in eine zweiteilige Zweischalenform gegeben. Nachdem sich die Form geschlossen hat, wird der Vorformling wie ein Ballon aufgeblasen, bis er den leeren Hohlraum ausfüllt. Da die Wände der Form wassergekühlt sind, verfestigt sich der Kunststoff schnell, und die Flasche kann ausgestoßen werden.

Spritzblasen

Beim Spritzblasen wird geschmolzenes Harz mit Gasdruck in einen Formhohlraum gepresst. Das Verfahren ist leicht kontrollierbar und wiederholbar und wird üblicherweise für transparente Kunststofftrinkflaschen verwendet. Es sorgt für eine ausgezeichnete Oberflächenqualität, ist aber nicht ideal für dünne Wände.

PET (Polyethelenterephthalat) oder PEEK (Polyetheretherketon) sind die typischen Kunststoffe für Trinkflaschen, da sie klar und haltbar sind und als sicher für Verbrauchsgüter gelten. Außerdem lassen sie sich leicht recyceln.

Reaktionsspritzgießen (RIM)

RIM wird am häufigsten in der Automobilindustrie verwendet, da es leichte Teile mit einer starren Haut erzeugt. Diese Haut lässt sich leicht lackieren, um Karosserieteile, Armaturenbretter und andere Autoteile herzustellen. Tiefziehbare Kunststoffe sind für dieses Verfahren jedoch nicht geeignet. Stattdessen werden für dieses Verfahren duroplastische Kunststoffe benötigt.

Thermohärtende Kunststoffe unterliegen einer irreversiblen chemischen Reaktion in der Form. Dadurch dehnen sie sich in der Regel wie ein Schaumstoff aus und füllen einen Formhohlraum. Wenn die chemische Reaktion abgeschlossen ist, nimmt der Kunststoff seine endgültige Form an.

Die Werkzeugkosten für Prototypen sind relativ niedrig, während die Herstellung von Produktionswerkzeugen mäßig teuer ist. Die Hauptkosten liegen im Material, wobei zu bedenken ist, dass das entstehende Teil immer nachbearbeitet werden muss, in der Regel mit einem Gelcoat auf Urethanbasis oder durch Lackieren, so dass der Prozess arbeitsintensiver ist, was den Stückpreis erhöht.

Vakuumguss

Vakuumguss ist eine gute Wahl für die Herstellung einer kleinen Anzahl von hochwertigen schnellen Prototypen ohne große Investitionen in Werkzeuge oder Material.

Ein Urmodell eines beliebigen starren Festkörpers (oft ist dies ein 3D-gedrucktes Urmodell) wird in eine versiegelte Box gelegt, die dann mit einem flexiblen Urethan oder Silikon gefüllt wird. Wenn die Vorlage entfernt wird, entsteht im Inneren der Form ein Hohlraum, der nun mit Kunststoff gefüllt werden kann, um eine Kopie des Originals herzustellen. Mit Hilfe von Vakuum wird die Luft aus der Form gesaugt, so dass sie sich vollständig und ohne Luftblasen füllt.

Bei diesem Verfahren sind die Oberflächenqualität und die Detailgenauigkeit hervorragend, und die gießbaren Harze können viele technische Kunststoffe imitieren. Die Formen sind jedoch nicht haltbar und zerfallen nach etwa 20 Exemplaren.

Thermoforming

Hierbei handelt es sich um eine Art von Vakuumformung, bei der dünne oder dicke Kunststoffplatten über eine Matrize gelegt, auf eine Temperatur erhitzt werden, die es dem Material ermöglicht, geschmeidig zu werden, und dann über die Oberfläche der Matrize gezogen werden, während der Vakuumdruck die Platte nach unten und in ihre endgültige Form zieht.

Dieses Verfahren kann auch mit einfachen Werkzeugen und sehr einfacher Ausrüstung durchgeführt werden. Es wird oft für Muster und Prototypen von dünnwandigen, hohlen Teilen verwendet. In der Industrie wird es für Kunststoffbecher, -deckel, -schachteln und -schalen sowie für Karosserieteile aus dickerem Material verwendet. Für dieses Verfahren eignen sich nur warmgeformte Kunststoffe.

Kompressionsformen

Das Rohmaterial wird vorgewärmt und in den offenen Hohlraum einer Form gelegt. Eine Kappe oder ein Stopfen wird verwendet, um die Form zu schließen und Wärme und Druck auszuüben, wodurch der Kunststoff aushärtet. Dieses Verfahren eignet sich hervorragend für Gummitastaturen, Dichtungen, O-Ringe und andere weiche, biegsame, dünnwandige Teile.

Das Verfahren ist relativ kostengünstig und es wird wenig Material verschwendet, obwohl es schwierig sein kann, die Konsistenz des fertigen Teils zu kontrollieren, und viel Sorgfalt bei der Vorbereitung des ursprünglichen Formdesigns erforderlich ist.

Abschluss

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