Spritzgiessen für Dummies

Beim Wort «Spritzguss» kommen wir ins Grübeln: Handelt es sich hier vielleicht um ein traditionelles Schweizer Gebäck? Leider daneben, tatsächlich hat der Spritzguss rein gar nichts mit Backen zu tun. Stattdessen finden wir ihn im Handwerk. Nur welche Aufgabe nimmt er dort ein und wie funktioniert er? Finden wir es gemeinsam heraus. Hier ist unser Spritzgiessen für Dummies.

Die Themen in diesem Artikel:

Was ist ein Spritzguss?
Wofür benötigen wir den Spritzguss?
Was macht Spritzgiessen eigentlich so besonders?
Was genau ist eine Spritzgussmaschine?
Wie genau ist eine Spritzgussmaschine aufgebaut?
Spritzgiessen für Dummies: Wie funktioniert das Spritzgussverfahren?
Spritzgiessen in den verschiedensten Grössen
Spritzgussmaschinen und ihre verschiedenen Bauarten
Spezialarten im Formenbau
Spritzgiessen für Dummies: Typische Grössenangaben im Formenbau
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Spritzguss, spritzgiessen für Dummies: So geht es. — Spritzguss für Dummies: Die wichtigsten Fragen und Antworten

Was ist ein Spritzguss?

Beim Spritzguss oder Spritzgiessen handelt es sich um ein spezielles handwerkliches Verfahren. Genau genommen bezieht er sich auf eines der Urverfahren zur Kunststoffverarbeitung. Sein Konzept:

Mithilfe des Spritzgusses lassen sich komplizierte Formteile einfach, schnell und effizient als Massenwaren produzieren.

Kein Wunder also, dass sich das Spritzgussverfahren längst als die gängigste und beliebteste Herstellungsform für Prototypen etabliert hat.

Wofür benötigen wir den Spritzguss?

Das Spritzgiessverfahren ist ein Alleskönner.

Unzählige Produkte erweckt es zu Leben – von Drahtspulen über Verpackungen bis hin zur Kronkorken. Genauso häufig vertreten ist es bei Autoteilen, Spielzeug und Taschenkämmen.

Selbst für Möbelstücke wie Tische und Stühle kommt der raffinierte Produktionsprozess zum Einsatz – genau wie für Musikinstrumente und mechanische Kleinteile (z.B. Zahnräder).

Spritzguss hat ein grosses Anwendungsgebiet

Was macht Spritzgiessen eigentlich so besonders?

Das Spritzgussverfahren ist in aller Munde – zu Recht? Definitiv, schliesslich punktet die Herstellungstechnik mit einer aussergewöhnlich hohen Präzision und Detailtreue. Wie kein zweites Verfahren produziert die stabile Gussform aus Aluminium fertige Teile.

Selbst die komplexesten Formen sind für sie kein Problem.

Genauso flexibel zeigt sie sich beim Gewicht. Von wenigen Gramm bis zu mehreren Kilogramm – der Spritzguss ist für alles zu haben. Und das Beste: Nach der Fertigung der gewünschten Teile fällt nur in seltenen Fällen eine Nachbearbeitung an. Meist ist das Produkt so gut wie formvollendet.

Was genau ist eine Spritzgussmaschine?

Bei einer sogenannten Spritzgussmaschine oder Kunststoffspritzgießmaschine (SGM) ist der Name Programm:

Es handelt sich um eine Maschine, die Kunststoff in Pulver- oder Granulatform in feste Kunststoffteile umwandelt.

Hierzu bereitet die Spritzeinheit die abgemessene Formmasse sorgfältig auf. Direkt im Anschluss spritz sie die Masse in eine Maritze. Und genau bei dieser Maritze handelt es sich um eine Negativform des zu produzierenden Kunststoffteils.

Wie genau ist eine Spritzgussmaschine aufgebaut?

Prinzipiell setzt sich eine Spritzgussmaschine aus zwei Teilen zusammen:

aus einer Spritzeinheit, die das Kunststoffgranulat verarbeitet und anschliessend unter gleichmässigem Druck in das Werkzeug einspritzt.
aus einer Schliesseinheit, die das Werkzeug absorbiert sowie öffnet und schliesst.

Spritzgiessen für Dummies: Wie funktioniert das Spritzgussverfahren?

Wie genau der Spritzguss abläuft, hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Eines aber ist bei jedem Durchgang gleich. Schliesslich folgt die Maschine stets einem bestimmten Schema, in das sich je nach Bedarf weitere Teilschritte einbetten lassen.

Am Anfang eines Zyklusablaufs ist das Volumen der gewünschten Masse aufdosiert und das Werkzeug geöffnet. Im nächsten Schritt wird das Werkzeug geschlossen. Dann fährt die Spritzeinheit an das Werkzeug heran.

Sind Spritzeinheit und Werkzeug zusammengeführt, geht es an die Formmasse. Gleichmässig wird sie eingespritzt.

Nun heisst es erst einmal warten. Schliesslich braucht die Formmasse genügend Zeit, um abzukühlen oder zu reagieren. Ist die Wartezeit abgelaufen, wird dosiert. Direkt danach wird die Spritzeinheit wieder abgehoben. Nachdem das Formteil genügend ausgekühlt oder ausreagiert ist, um sich mühelos formen weiterformen zu lassen, wird das Werkzeug geöffnet. Anschliessend wird das Formteil ausgegliedert. Ist dieser Vorgang beendet, kann der Zyklus von vorne beginnen.

Spritzgiessen in den verschiedensten Grössen

Spritzgussverfahren ist im Formenbau nicht immer gleich Spritzgussverfahren. Im Gegenteil: Die leistungsstarken Maschinen begegnen uns in den verschiedensten Grössen. Nicht aber nur bei der Menge der zu formenden Masse gehen die einzelnen Modelle weit auseinander. Auch beim Druck, mit dem der Kunststoff eingespritzt wird, sind deutliche Unterschiede festzustellen. Genauso variabel ist die Schliessfläche, was sich wiederum auf die Kraft des Werkzeugs auswirkt.

Spritzgussmaschinen und ihre verschiedenen Bauarten

Nicht nur in der Grösse und der Schliessfläche unterscheiden sich die einzelnen Spritzgussmaschinen. Auch bei der Bauart weichen sie merklich voneinander ab. Grundsätzlich stehen zwei Typen zur Auswahl:

hydraulische Maschinen
Kniehebel-Maschinen

Bei hydraulischen Maschinen spielen sogenannte Hydraulikzylinder die Hauptrolle. Zuverlässig bauen und halten sie die Form. Bei der Kniehebel-Maschine kommt ein grosser Kniehebel mit doppelter Wirkung zum Einsatz. Seine Aufgabe: das Werkzeug zusammendrücken. Ohne zusätzliche Kraft funktioniert dieser Kniehebel allerdings nicht. Nicht ohne Grund wird er selbst entweder von einem Hydraulikzylinder oder von einem Elektromotor in Gang gebracht. Der grosse Vorteil der Kniehebel-Maschine: Dank des mechanischen Hebels muss deutlich weniger Kraft beim Zusammenhalt der Form aufgewendet werden als bei der rein hydraulischen Variante. Und genau deshalb arbeiten Kniehebel-Maschinen schneller und energieeffizienter.

Dies gilt allerdings nur für kleinere bis mittelgrosse Anlagen. Bei grösseren Anlagen erweist sich der grosse Kniehebel mehr als Hindernis. Nicht ohne Grund haben bei grossen Anlagen meist hydraulische Maschinen den Vortritt.

Neben den zwei gängigen Bauarten existieren noch einige Spezialformen. Ein Beispiel ist die sogenannte Zwei-Platten-Schliesseinheit. Das Konzept: Sie drückt das Werkzeug nicht von hinten zusammen. Stattdessen wird das Werkzeug hydraulisch zusammengezogen. Dank dieses besonderen Aufbaus der Zwei-Platten-Schliesseinheit lassen sich auch problemlos grössere Werkzeuge verwenden – sogar Spezialwerkzeuge.

Elektrische Baureihen sind ebenfalls stark im Formenbau vertreten. Hierbei wird die Schliesskraft durch Elektromotoren gewonnen. Allerdings greift dieses Prinzip nur bei Geräten mit minimaler Schliesskraft. Der Grund: Elektrische Motoren finden kein exzellentes Gleichgewicht zwischen Kraft und Geschwindigkeit.

Spezialarten im Formenbau

Grosser Beliebtheit erfreuen sich mittlerweile sogenannte Mehrkomponenten-Spritzgiessmaschinen. Der grosse Vorzug: Komplexere Formenteile, die sich aus mehreren Farben und/oder Kunststoffarten zusammensetzen, lassen sich hier in einem einzigen Zug produzieren. Aufwendige Zwischenschritte und Herstellungspausen sind nicht nötig.

Längst bewährt haben sich inzwischen die klassischen Mehrfarben- und Hart-Weich-Kombinationen. Mithilfe von Mehrkomponenten-Maschinen sind auch verschiedene Spezialverfahren ohne Probleme miteinander zu kombinieren.

Immer beliebter werden auch elektrische Spritzgiessmaschinen, bei denen sämtliche Achsen elektrisch betrieben werden können.

Spritzgiessen für Dummies: Typische Grössenangaben im Formenbau

Viele Verbraucher fragen sich: Mit welchen Angaben kann ich die Grösse einer Spritzgiessmaschine zuverlässig einschätzen? Die Antwort ist eindeutig: Sämtliche Angaben sind exakt in der Norm Euromap definiert (Europamap-Website).

Da sich die Maschine stets aus zwei Teilen zusammenfügt, nämlich der Schliess- und der Spritzeinheit, werden für beide eindeutige Kennwerte bestimmt, die dem Kunden zur Orientierung dienen:

das Hubvolumen der Spritzeinheit in Kubikzentimetern (ausgehend von einem 1000 bar-Spritzdruck)
die genaue Schliesskraft, der der sich das Werkzeug zusammendrücken lässt (in Kilo-Newton zu bestimmen)

Wie wäre es mit einem kleinen Rechenbeispiel? Was bedeuten die Angaben 2100/1330? Hinter diesen Zahlen verbergen sich im Formebau Spritzgiessmaschinen mit einem Hubvolumen von 1330 Kubikzentimetern und einer Schliesskraft von 2100 Kilo-Newton.