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Formteile/Spritzgussteile FAQs

  • Kann man Silikon spritzgießen?

    Ja, es ist möglich, Silikon mittels Spritzgussverfahren zu verarbeiten. Das Spritzgießen von Silikon, ein hochflexibles und hitzebeständiges Material, eignet sich hervorragend für die Herstellung einer Vielzahl von Produkten, von Haushaltswaren bis hin zu medizinischen Geräten. Im Gegensatz zu anderen Materialien erfordert Silikon spezielle Spritzgussmaschinen und -formen, die für seine einzigartigen Eigenschaften ausgelegt sind. Der Prozess umfasst das Erhitzen des Silikons, bis es fließfähig wird, das Einspritzen in eine Form und das Aushärten unter Hitze. Dank moderner Technologien und Verfahren ist das Spritzgießen von Silikon ein effizienter und vielseitiger Ansatz zur Herstellung dauerhafter und präziser Komponenten.

  • Kann man EPDM spritzgießen?

    EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) ist ein vielseitiges Elastomer, das aufgrund seiner chemischen Struktur und hohen Elastizität überwiegend für Extrusionsprozesse und die Vulkanisation verwendet wird. Das Spritzgießen von EPDM ist zwar technisch möglich, gestaltet sich jedoch aufgrund der spezifischen Materialeigenschaften von EPDM als herausfordernd. Die Prozessparameter müssen sorgfältig angepasst werden, um eine optimale Verarbeitung und die gewünschte Qualität der Endprodukte zu gewährleisten. Dabei spielen die Viskosität des Materials, die Temperaturführung sowie die Zykluszeiten eine entscheidende Rolle. Es ist empfehlenswert, sich bei spezifischen Anwendungsfällen direkt an Hersteller oder Experten für Kunststoffverarbeitung zu wenden, um detaillierte Informationen und Unterstützung zu erhalten.

  • Kann man Elastomere / Gummi spritzgießen?

    Ja, Gummi kann mittels des Spritzgießverfahrens verarbeitet werden. Bei diesem Verfahren wird der Gummi in eine erhitzte Form eingespritzt, wo er vulkanisiert wird, um die gewünschte Form und Festigkeit zu erhalten. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Massenproduktion von Gummiteilen mit präzisen Abmessungen und komplexen Geometrien, wie Dichtungen, O-Ringe oder Schlauchverbindungen. Es bietet eine hohe Reproduzierbarkeit. Darüber hinaus ermöglicht das Spritzgießen von Gummi eine Vielzahl von Materialoptionen mit unterschiedlichen Eigenschaften, um den spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden.

  • Kann man PVC spritzgießen?

    Ja, PVC (Polyvinylchlorid) kann tatsächlich durch Spritzgießen verarbeitet werden, ein Verfahren, das für seine Effizienz bei der Massenproduktion von Kunststoffteilen bekannt ist. Beim Spritzgießen wird das PVC-Material zunächst erhitzt, bis es schmilzt. Anschließend wird es unter hohem Druck in eine Form injiziert, wo es abkühlt und verfestigt. Dieses Verfahren eignet sich hervorragend für die Herstellung einer Vielzahl von Produkten, von einfachen Alltagsgegenständen bis hin zu komplexen technischen Komponenten.

    Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass beim Spritzgießen von PVC besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich sind, da das Material Chlorwasserstoffgas freisetzen kann, wenn es erhitzt wird. Entsprechende Sicherheits- und Umweltschutzmaßnahmen sind daher unerlässlich, um Risiken für die Gesundheit und die Umwelt zu minimieren.
     

  • Kann man PTFE spritzgießen?

    PTFE (Polytetrafluorethylen), bekannt unter dem Handelsnamen Teflon, lässt sich prinzipiell spritzgießen, allerdings sind dabei spezielle Verfahren und Anpassungen erforderlich. PTFE zeichnet sich durch seine hohe Wärmebeständigkeit, chemische Beständigkeit und herausragenden Gleiteigenschaften aus. Diese Eigenschaften machen es jedoch auch herausfordernd, PTFE in traditionellen Spritzgussverfahren zu verarbeiten, da es eine sehr hohe Schmelztemperatur hat und nicht im gleichen Maße wie andere Kunststoffe fließt. Speziell entwickelte Hochtemperaturspritzgussverfahren und Maschinen sind notwendig, um PTFE zu formen. Zusätzlich kann das Material vor dem Spritzgießprozess modifiziert werden, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Es ist wichtig, dass Hersteller mit spezifischer Erfahrung und Ausrüstung für die Verarbeitung von PTFE konsultiert werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

  • Lässt sich Polycarbonat leicht spritzgießen?

    Ja, Polycarbonat lässt sich in der Tat sehr gut spritzgießen. Dieses thermoplastische Polymer zeichnet sich durch seine hervorragende Fließfähigkeit aus, was es ideal für den Spritzgussprozess macht. Durch diese Eigenschaft kann Polycarbonat komplexe Formen und dünnwandige Teile mit hoher Präzision herstellen. Es bietet eine außergewöhnliche Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und optischer Klarheit, was es zu einem bevorzugten Material für eine Vielzahl von Anwendungen macht, darunter hochbelastbare Bauteile und transparente Komponenten. Dennoch ist es wichtig zu beachten, dass die Verarbeitungsparameter sorgfältig optimiert werden müssen, um Materialspannungen und Verformungen zu minimieren. Dies stellt sicher, dass die endgültigen Bauteile die gewünschte Qualität und Leistung erfüllen.

  • Kann man PMMA spritzgießen?

    Ja, PMMA (Polymethylmethacrylat), auch bekannt unter Markennamen wie Plexiglas® oder Acrylglas, lässt sich sehr gut durch das Spritzgießverfahren verarbeiten. Dieses Verfahren ermöglicht es, komplexe Formen und präzise Produkte aus PMMA herzustellen. Dank seiner hervorragenden Eigenschaften, wie Transparenz, UV-Beständigkeit und Witterungsbeständigkeit, eignet sich PMMA ideal für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter optische Bauteile, Fahrzeugbeleuchtung, Haushaltswaren und medizinische Geräte. Beim Spritzgießen von PMMA ist es jedoch wichtig, die Verarbeitungsparameter sorgfältig zu steuern, um optimale Ergebnisse zu erzielen und Materialspannungen oder Verformungen zu vermeiden. Durch die Anpassung der Verarbeitungsbedingungen können Produkte mit hoher Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität hergestellt werden.

  • Kann man PP spritzgießen?

    Ja, Polypropylen (PP) ist aufgrund seiner vielfältigen Eigenschaften sehr gut für das Spritzgießverfahren geeignet. Dieses thermoplastische Polymer zeichnet sich durch seine hervorragende chemische Resistenz, Elastizität sowie seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Ermüdung aus, was es zu einem bevorzugten Material für eine Vielzahl von Anwendungen macht, von Verpackungen und Behältern bis hin zu Automobilteilen und Haushaltsgeräten. Dank seiner niedrigen Schmelztemperatur lässt sich PP effizient verarbeiten, was Energie spart und die Produktionszeiten verkürzt. Zudem ermöglicht das Spritzgießverfahren eine hohe Präzision in der Formgebung und Detailtreue der Endprodukte. Somit bietet PP eine optimale Kombination aus physikalischen Eigenschaften und Verarbeitungsvorteilen für das Spritzgießen.

  • Kann man POM spritzgießen

    Ja, POM (Polyoxymethylen) lässt sich sehr gut spritzgießen. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und chemischen Beständigkeit ist POM eine beliebte Wahl für präzise Bauteile in der Automobilindustrie, bei Haushaltsgeräten, in der Elektronik und bei vielen anderen Anwendungen. Beim Spritzgießen von POM ist es wichtig, die Verarbeitungsbedingungen genau einzustellen, um die optimale Materialleistung zu erzielen. Dazu gehört die Anpassung der Schmelz- und Werkzeugtemperatur sowie des Injektionsdrucks. Die richtigen Parameter sorgen dafür, dass die produzierten Teile die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Steifigkeit und Dimensionsstabilität aufweisen. Darüber hinaus ist es ratsam, die Trocknungsrichtlinien für POM sorgfältig zu befolgen, um Feuchtigkeitsprobleme während des Spritzgießprozesses zu vermeiden.

  • Kann man Duroplaste spritzgießen?

    Duroplaste, bekannt für ihre hohe Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit, sind im Vergleich zu Thermoplasten nicht für das herkömmliche Spritzgießverfahren geeignet. Der Hauptgrund hierfür liegt in ihrer chemischen Struktur: Während Thermoplaste bei Erwärmung formbar werden und bei Abkühlung wieder fest, härten Duroplaste irreversibel aus. Einmal ausgehärtet, lassen sie sich nicht durch erneutes Erhitzen verformen. Es existieren jedoch spezielle Verfahren, wie das Reaktionsspritzgießen (Reaction Injection Molding, RIM), die es ermöglichen, Duroplaste unter spezifischen Bedingungen zu verarbeiten. Bei diesen Methoden werden die Ausgangsstoffe des Duroplasts erst im Werkzeug gemischt und härten dort aus. Diese Verfahren erfordern jedoch angepasste Maschinen und Werkzeuge, sind komplexer und kostenintensiver als das Spritzgießen von Thermoplasten.

  • Welche Kunststoffe lassen sich spritzgießen?

    Beim Spritzgießen handelt es sich um ein vielseitiges Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen, das in verschiedenen Branchen weit verbreitet ist. Dieses Verfahren ermöglicht die Massenproduktion von Teilen mit komplexen Formen und ist besonders effizient für die schnelle Herstellung großer Stückzahlen. Im Folgenden finden Sie eine Übersicht über die am häufigsten verwendeten Kunststoffe beim Spritzgießen sowie Antworten auf häufig gestellte Fragen zu diesem Thema.

    Welche Kunststoffe werden beim Spritzgießen verwendet?

    Die Auswahl des Kunststoffs hängt von den spezifischen Anforderungen des zu fertigenden Teils ab, einschließlich dessen Einsatzbereich, mechanischen Eigenschaften und der Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Häufig verwendete Kunststoffe sind:

    • Polypropylen (PP): Seine Vielseitigkeit, chemische Resistenz und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften machen PP zu einem der am häufigsten verwendeten Kunststoffe im Spritzguss.
    • Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS): ABS ist bekannt für seine gute Schlagfestigkeit, Härte und thermische Stabilität.
    • Polyethylen hoher Dichte (HDPE): HDPE wird wegen seiner hohen Festigkeit und geringen Dichte geschätzt.
    • Polycarbonat (PC): PC besticht durch eine glasklare Transparenz und Wärmebeständigkeit sowie eine hohe Schlagfestigkeit.
    • Polyamid (PA): Auch bekannt als Nylon, bietet dieses Material hohe Festigkeit und thermische Beständigkeit.

    Welche Kunststoffe eignen sich zum Spritzgießen?

    Grundsätzlich eignen sich thermoplastische Kunststoffe besonders gut für das Spritzgießverfahren, da sie unter Wärmeeinfluss verformbar werden und nach dem Abkühlen in der neuen Form erstarren. 

    Welcher Kunststoff lässt sich am einfachsten spritzgießen?

    Polypropylen (PP) gilt als einer der am einfachsten zu verarbeitenden Kunststoffe im Spritzgussverfahren. Dies liegt an seiner niedrigen Schmelztemperatur, der guten Fließfähigkeit im geschmolzenen Zustand und seiner Fähigkeit, schnell zu erstarren. 

    Welche Werkstoffe werden im Allgemeinen durch Spritzgießen verarbeitet?

    Neben den bereits genannten thermoplastischen Kunststoffen werden auch thermoplastische Elastomere (TPE) und einige duroplastische Kunststoffe im Spritzgießverfahren verarbeitet. Thermoplastische Elastomere vereinen Eigenschaften von Elastomeren und Thermoplasten, was sie besonders flexibel in ihrer Anwendung macht. Duroplastische Kunststoffe hingegen härten während des Spritzgießprozesses aus und sind somit für Anwendungen geeignet, bei denen eine hohe Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit erforderlich sind.

  • Kann man PVC Kappen aufkleben?

    Falls die Abzugskraft der montierten Rundkappen (bzw. Rechtkantkappen) für die Anwendung nicht ausreichen sollte, kann dies über eine größere Vorspannung verbessert werden. Durch die Wahl eines geringeren Innendurchmessers der Rundkappe (einer geringeren Abmessung einer der Rechtkantkappenseiten) wird jedoch nicht nur der Vorspannung auf dem Bauteil erhöht, sondern auch Montierbarkeit zunehmend schwerer. Leicht auf 50 °C erwärmte Kappen zeigen sich im Moment der Montage materialbedingt noch etwas flexibler, was zumindest die Montage ein wenig erleichert.

    Letzte Sicherheit, dass montierte PVC-Kappen sich nicht mehr so leicht von den Bauteilen lösen lassen, lässt sich nur noch durch die PVC-Beschichtung unter Zuhilfenahme eines Primers realisieren oder aber unter Einsatz eines Klebstoffes.

    Die auf die Geometrie der Kappe abgestimmte Menge an Klebstoff wird in die ausreichend erwärmte Rundkappen (Rechtkantkappen) getropft und unmittelbar auf das Bauteil aufgeschoben. Den zu erwartenden Lufteinschluss am Kappenboden können Sie bei vollständigem Aufschieben auf das Bauteil deutlich minimieren respektive verhindern.

  • In welchen Farben können PVC-Tauchbeschichtungen hergestellt werden?

    Für PVC-Tauchbeschichtungen bieten wir 16 Standardfarben an: Reinweiß, Weißaluminium, Schwarz, Anthrazit, Silbergrau, Opalgrün, Laubgrün, Smaragdgrün, Himmelblau, Verkehrsrot, Feuerrot, Verkehrsorange, Reinorange, Verkehrsgelb, Rapsgelb, Schwefelgelb und natur-transparent.

    Auflistung der Farben mit RAL-Wert Angaben:

    • Reinweiß* (RAL 9010)
    • Weißaluminium (RAL 9006)
    • Schwarz (RAL 9005)
    • Anthrazit (RAL 7016)
    • Silbergrau (RAL 7001)
    • Opalgrün (RAL 6026)
    • Laubgrün (RAL 6002)
    • Smaragdgrün (RAL 6001)
    • Himmelblau (RAL 5015)
    • Verkehrsrot (RAL 3020)
    • Feuerrot (RAL 3000)
    • Verkehrsorange (RAL 2009)
    • Reinorange (RAL 2004)
    • Verkehrsgelb (RAL 1023)
    • Rapsgelb (RAL 1021)
    • Schwefelgelb (RAL 1016)
    • und natur-transparent.

  • Können hohe optische Ansprüche an die PVC-Tauchbeschichtung gestellt werden?

    Die PVC-Tauchbeschichtung bietet eine große Farbauswahl und viele Vorteile für zahlreiche Einsatzzwecke. Bei KREMER beschichten wir jedoch Metallteile für industrielle Anwendungen, bei denen optische Ansprüche etwas zurückstehen. Die Beschichtungen können wir nicht sehr dünn ausführen und es besteht die Möglichkeit, dass Ablaufspuren und Ablauftropfen entstehen. Hohe optische Anforderungen können wir deshalb mit dem PVC-Tauchverfahren sehr wahrscheinlich nicht abbilden.

  • Welche Dicken und Toleranzen sind bei PVC-Tauchbeschichtungen möglich?

    Die Wanddicken hängen vom zu beschichtenden Metallteil und dessen Geometrie ab, deshalb gibt es hier keine pauschale Antwort. Wichtig zu wissen: Die Schichtstärke über dem Bauteil kann nicht konstant sein, weil sie von der Verweilzeit im Tauchbad abhängt. Beim langsamen Ein- und Austauchen steigt die Schichtdicke kontinuierlich zu dem Punkt hin an, der zuerst das Plastisol berührt, und umgekehrt zum Schluss des Tauchprozesses das Tauchbad verlässt. Deshalb ist auch die Toleranz der Schichtdicke vorab nur schwer zu bestimmen.

  • Wann werden zu beschichtenden Teile in das PVC-Tauchbad geschwenkt?

    Nicht jede Geometrie eines zu beschichtenden Teils ist dazu geeignet, senkrecht und entsprechend schnell in das Plastisole-Becken getaucht und wieder hochgezogen zu werden. Die Geometrien mit den idealen Voraussetzungen gibt es in der Praxis kaum, denn zu unterschiedlich sind die Teile, die einen PVC-Bezug benötigen, um gegen Verletzungen an scharfen Kanten zu schützen, gegen Ströme zu isolieren oder um das Handling zu verbessern.

    Der ideale Körper wäre zunächst einmal schlank, hätte überall die gleiche Wanddicke, müsste nur wenig tief eingetaucht werden und böte eine Aufhängemöglichkeit an einem Werkstückträger.
    Raue Werkstückoberflächen, Hinterschnitte und hohlraumbildende Flächen an den zu beschichtenden Teilen verursachen beim Absenken in das Tauchbecken die Bildung von Luftbläschen, die nur sehr schwer und sehr langsam an die Oberfläche aufsteigen können. Die Paste wird mit jedem weiteren Beschichtungsvorgang zunehmend mit Luftbläschen durchsetzt. In der Folge werden an der Oberfläche anhaftende Luftbläschen nach dem Herausnehmen des Werkstücks aus dem Tauchbad platzen. Die sonst glatte und glänzende Oberfläche wird optische Störungen aufweisen.

    Das langsame Hineinschwenken des heißen Werkstücks in das PVC-Tauchbad soll dazu beitragen, dass die Luft von der Oberfläche kritischer Bereiche des zu beschichtenden Teils abgestreift wird, um so den Eintrag von Luftbläschen in das Plastisol zu minimieren. 
     

  • Was sind Formteile?

    Nach DIN 7708, Blatt 1 werden Formteile als „Teile, die aus Formmassen durch spanlose Formung (z. B. durch Pressen, Press-Spritzen oder Spritzgießen) in allseitig geschlossenen Werkzeugen hergestellt worden sind“ bezeichnet. Als Konstruktionsteil können Formteile entsprechend der Einbausituation und Anwendungsparameter nach ReferenzmusterKundenzeichnung oder eigener Auslegung und Entwicklung gefertigt werden.

    Wie auch bei Dichtungen spielen Einsatzzweck und -umgebung des Formteils eine entscheidende Rolle bei der Wahl des Materials. Die Palette reicht hierbei von Elastomeren wie beispielsweise EPDM oder NBR über Kunststoffe wie PAPP oder PU bis hin zu thermoplastischen Elastomeren. Darüber hinaus können Formteile auch in 2-Komponenten-Ausführung gefertigt werden. Weitere gängige Synonyme für Formteile sind unter anderem „Spritzgussteile“ oder auch „Kunststoffspritzgussteile“, was auf ihr Herstellungsverfahren zurückzuführen ist.

    In fast allen Branchen mit industriellen Prozessen als auch in Produkten des Alltags lassen sich Formteile finden. Anschlagpuffer, Gummifüße, Schwingungsdämpfer, Stopfen, Manschetten, Membranen, Kappen und Tüllen, sowie auch Bälge, Gehäuseteile, Abdeckungen und vieles mehr sind typische Beispiele dafür. Genauso vielfältig sind auch die Einsatzzwecke. Während manche Formteile dazu dienen, Schall, Schwingungen oder Erschütterungen zu dämpfen, Kabel vor dem Abknicken oder andere Bestandteile vor Beschädigungen zu schützen, können wiederum andere (auch gleichzeitig) eine Funktion als Dichtung haben.

    Spritzgegossene Formteile lassen sich in folgende Kategorien einteilen:

    • A-Teile (Präzisionsteile mit höchsten Anforderungen)
    • B-Teile (technische Teile mit hohen Anforderungen)
    • C-Teile (geometrisch einfache Formteile aus Standardkunststoffen mit geringen Anforderungen)

    Jede dieser Kategorien besitzt individuelle Qualitätsmerkmale hinsichtlich Maßen, Gewicht, Festigkeit, Verzugserscheinungen, Oberflächenbeschaffenheit und Maßtoleranzen.

  • Wie werden Formteile hergestellt?

    Das wichtigste Verfahren zur Herstellung von Formteilen ist das Spritzgussverfahren. Auch Formteile mit komplizierten Geometrien lassen sich dank moderner, computergesteuerter Spritzgießmaschinen wirtschaftlich fertigen, und das nahezu unabhängig von Größe und Gewicht. Heute reicht die Bandbreite hierbei von wenigen Zehntel Gramm bis hin zu 150 kg schweren Formteilen. Darüber hinaus profitiert man durch das Spritzgießen von einer großen Flexibilität, was die Oberflächenstruktur angeht. NarbungenGravuren oder Muster sind ebenso problemlos möglich, wie völlig glatte Oberflächen. Eine Nachbearbeitung ist oftmals nicht mehr oder nur in geringem Umfang nötig.

    Eine heute üblicherweise eingesetzte Schneckenkolben-Spritzgießmaschine besteht aus einer Spritzeinheit und einer Schließeinheit. Erstere wird auch als Plastifiziereinheit bezeichnet und dies verrät bereits eine ihrer Funktionen: die Plastifizierung, also die Verflüssigung beziehungsweise Erweichung des Kunststoffs. Außerdem wird der Spritzgießwerkstoff damit auch dosiert. Die Schließeinheit sorgt hingegen für das Schließen, Zuhalten und der Öffnung des Formwerkzeugs. Je nach Werkstoff und Bauteilgeometrie müssen Spritz- und Schließeinheit unterschiedlich temperiert werden.

    Am Anfang des Verfahrensablaufs steht das Plastifizieren und Dosieren des Kunststoffs. Anschließend wird die Schmelze beim Einspritzen unter hohem Druck – üblich sind Drücke zwischen 500 und 2000 bar – in die formgebende Kavität des Spritzgießwerkzeugs gespritzt.

    Nun folgt das Nachdrücken. Da das Formteil-Werkzeug mit einer Temperatur zwischen 20 bis 120 °C deutlich kälter ist als die etwa 160 bis 300 °C heiße Kunststoffmasse ist, kühlt diese in der Form ab und erstarrt bei Erreichen ihres Gefrierpunkts. Eine Folge des Abkühlens ist aber auch eine Volumenschwindung, welche sich negativ auf die Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit des Formteils auswirkt. Um diese Schwindung auszugleichen, wird nach der Füllung der Form ein reduzierter Druck aufrechterhalten, sodass noch Material nachfließen kann. Die Dauer des Nachdrückens kann bis zum sogenannten Siegelpunkt erfolgen, bei welchem der Anguss erstarrt. Nachdem der Nachdrückvorgang beendet ist, kann die Düse geschlossen bzw. vom Werkzeug abgehoben werden, sodass in der Spritzeinheit schon die nächste Menge Kunststoff für das nächste Formteil plastifiziert und dosiert werden kann. Es folgt die Abkühlzeit, die in der Regel länger dauert als die Nachdrückzeit.

    Im letzten Schritt steht das Entformen. Dazu muss die „Seele“, also der flüssige Kern des Formteils, erstarrt und eine hinreichende Steifigkeit erreicht sein. Beim Entformen öffnet sich die Auswerferseite der Schließeinheit und das Formteil wird durch Auswerferstifte herausgedrückt. Handelt es sich um Schüttgut, fällt es hinaus. Ansonsten wird es mit Handlinggeräten oder manuell von Werkern aus dem Werkzeug entnommen, geordnet abgelegt oder der Weiterverarbeitung zugeführt. Zuletzt wird das Werkzeug wieder geschlossen und der Fertigungszyklus beginnt von vorn.

    Bei der Herstellung von Gummiformteilen verhalten sich die Verarbeitungsparameter gerade umgekehrt zur Verarbeitung von Kunststoffen oder thermoplastischen Elastomeren. Was bei der Verarbeitung von Kunststoffen als heiß bezeichnet wird, wie z.B. die Plastifiziereinheit, wird beim Spritzgießen von Elastomeren als kalt bezeichnet. Ziel ist es aber auch hier, den Werkstoff für die Verarbeitung zu verflüssigen; aber eben noch nicht zu vernetzten.

    Das Vernetzen des elastomeren Werkstoffes wird unter Einfluss von hohen Drücken und hohen Temperaturen ab 200 °C erreicht. Das Werkzeug kann im Gegensatz zur Kunststoffverarbeitung als heiß bezeichnet werden. Nach Ablauf der Vulkanisationszeit, bei der der Gummiwerkstoff nahezu vollständig ausvulkanisiert, kann das Formteil entformt werden. Im Regelfall werden die Formteile manuell entformt, wenn sie nicht ausgebürstet, von Robotergreifern herausgezogen oder ausgestoßen werden können. Der Zeitpunkt zum Entformen ist gekommen, wenn der Gummiwerkstoff während der Vulkanisation gummielastisch und dehnbar wurde.

    Möchte man das Formteil bereits vor dem eigentlichen Produktionsbeginn begutachten, empfiehlt sich die Fertigung eines endproduktnahen Prototypen via Rapid Prototyping. So können Konstruktion und Zusammenbau sowie die Anforderungen an die Produktfunktionalität überprüft und angepasst werden. Außerdem lassen sich Verbesserungspotenziale oder Fehler aufdecken, noch bevor das Formteil-Werkzeug hergestellt wird. So stehen eine Vielzahl an Rapid Prototypingverfahren, die sowohl für harte als auch für weiche Werkstoffe geeignet sind zur Verfügung.

    Wo es die Umstände erlauben, können auch Aluminium- anstatt Stahlwerkzeuge für die Herstellung von Kunststoffformteilen zum Einsatz kommen, was sich letztlich positiv auf die Herstellungskosten auswirkt.

  • Aus welchen Werkstoffen werden Formteile hergestellt?

    Was die Werkstoffe betrifft, aus denen Formteile gefertigt werden, so lassen sich diese in drei Gruppen einteilen: gummielastische Werkstoffe, thermoplastische und thermoplastische Elastomere (TPE). Aus ihnen entstehen schließlich Gummiformteile, Kunststoff-Formteile bzw. Kunststoffspritzgussteile und TPE-Formteile.

    Gummiformteile

    Für Gummiformteile kommen die Eigenschaften von Elastomeren zum Tragen, nämlich ihre Formfestigkeit und die namensgebende Elastizität, was mit ihrer schwach vernetzten Molekularstruktur zu tun hat. Elastomere Werkstoffe eignen sich daher hervorragend zur Herstellung von Formteilen, die Zug- oder Druckbelastungen standhalten sollen, z. B. beim Dichten, Dämpfen oder Lagern. Beim Einsatz dieser Werkstoffe spricht man häufig umgangssprachlich von „Gummi“ und bezeichnet das Endprodukt als „Gummiformteile“. Jedoch handelt es sich bei Gummi nur um eine von vielen Kunststoffarten aus der Gruppe der Elastomere. Ist von Gummiformteilen die Rede, so sind im Allgemeinen solche gemeint, die aus Synthesekautschuk bestehen, wie zum Beispiel

    • EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk)
    • NBR / HNBR (Acrylnitrilbutadien-Kautschuk / Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk
    • FPM / FKM (Fluorkautschuk, u. a. bekannt als Viton®)
    • CR (Chloropren-Kautschuk)
    • HTVLSRMVQVMQ (Silikon)

    EPDM ist als Formteil-Werkstoff ideal, wenn es auf Beständigkeit gegen Heißwasser und Dampf, sowie auf eine hohe Elastizität und gute chemische Beständigkeit gegen Reinigungsmittel ankommt. NBR ist hingegen die erste Wahl für mineralölbeständige Formteile mit guten mechanischen und chemischen Eigenschaften. Formteile aus FPM / FKM kommen in Anwendungen zum Einsatz, bei denen hohe Temperaturen herrschen oder in denen sie aggressiven Medien ausgesetzt sind. CR, auch unter dem Markennamen Neopren® bekannt, wird für Formteile verwendet, die eine gute Witterungs-, Ozon-, Chemikalien- und Alterungsbeständigkeit besitzen müssen und zugleich abrieb- und biegereißbeständig sein sollen.

    Ähnliche Eigenschaften weisen auch Silikon-Formteile auf, wobei sich diese zusätzlich noch durch physiologische Unbedenklichkeit auszeichnen und spezielle Typen daher häufig in der Lebensmittel- oder Medizinbranche Anwendung finden. Außerdem bleiben ihre mechanischen Eigenschaften über einen großen Temperaturbereich nahezu unverändert.

    Kunststoff-Formteile bzw. Kunststoffspritzgussteile

    Die Molekularstruktur von thermoplastischen Kunststoffen unterscheidet sich von den Elastomeren darin, dass die fadenförmigen Makromoleküle zwar ineinander verschlungen aber nicht vernetzt sind. Die Werkstoffe sind bei Zimmertemperatur hart, können unter Wärmezufuhr jedoch umgeformt werden. Die Gemeinsamkeit von Formteilen, die aus thermoplastischen Kunststoffen bestehen, sind unter anderem ein geringes Gewicht und eine ebenso geringe Bruchneigung bei zugleich guter Zähigkeit, sowie auch gute elektrische Isoliereigenschaften und eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität.

    Anders als bei der Herstellung von Gummiformteilen wird der Werkstoff aufgeschmolzen und in flüssigem, heißem Zustand in eine temperierte, meist kalte Form eingespritzt. Dieses in der Regel angewandte Verfahren heißt „Injection-Moulding“ – das Spritzgießverfahren. Daher auch der Begriff „Kunststoffspritzgussteile“. Im Werkzeug bzw. in der Form kühlt der Werkstoff ab, bevor das Formteil schließlich entformt werden kann. Thermoplastische Kunststoffe, die zur Formteilherstellung eingesetzt werden können, sind zum Beispiel

    • PA (Polyamid)
    • PC (Polycarbonat)
    • PMMA (Polymethylmethacrylat)
    • PVC (Polyvinylchlorid)

    und viele weitere technische Kunststoffe. PA- bzw. Polyamid-Formteile sind für Einsatzzwecke geeignet, in denen eine Beständigkeit gegen Säuren, verdünnte Laugen oder Mineralöle gefordert wird. Der Werkstoff ist ebenso sehr druck- und extrusionsfest.

    Polycarbonat (PC) ist hingegen die erste Wahl, wenn transparente und zugleich sehr wärmeformbeständige, schlagzähe und feste Formteile benötigt werden. Formteile aus (Weich-)-PVC sind aufgrund ihres Chlorgehalts schwer entflammbar und strapazierfähig. Sie besitzen eine gute Beständigkeit gegen Alkohol, Benzin, Laugen, Öl, Säuren, sowie auch gegen Witterung und Meerwasser. Darüber hinaus kann der Werkstoff sowohl eingefärbt als auch transparent verarbeitet werden.

    Der Werkstoff PTFE, auch unter dem Markennamen Teflon® bekannt, eignet sich leider nicht besonders für das Spritzgießen von Formteilen. Dieser Werkstoff, der eine hohe Steifigkeit, eine universelle Chemikalienbeständigkeit, einen geringen Reibungswert und einen breiten Temperatureinsatzbereich von -200 °C bis +260 °C aufweist, zudem sehr beständig gegen Ozon, Witterungseinflüsse und Alterung ist, wird meist spanabnehmend bearbeitet.

    TPE-Formteile

    Thermoplastische Elastomere bringen die mechanischen Eigenschaften von Elastomeren beziehungsweise Gummi mit der guten Verarbeitbarkeit von thermoplastischen Kunststoffen in einem Werkstoff zusammen. Im Gegensatz zu anderen Elastomeren haben sie keine chemisch weitmaschig vernetzten Polymerketten. Stattdessen verfügt TPE in Teilbereichen über physikalische Vernetzungspunkte, welche sich bei Wärme auflösen. Die Makromoleküle werden dabei nicht zersetzt, sodass sie wiederholt aufgeschmolzen und in Thermoplast-Spritzgießmaschinen zu Formteilen verarbeitet werden können. Die gummielastischen Eigenschaften bleiben nach dem Abkühlungsprozess vorhanden.

    TPE lässt sich außerdem verschweißen und kann bei richtiger Materialkombination eine dauerhafte Verbindung als 2-K-Teile mit Kunststoffen oder Metallen eingehen. Zudem können TPE-Formteile sowohl lackiert als auch eingefärbt werden. Die Vielzahl an thermoplastischen Elastomerwerkstoffen lässt sich wie folgt einteilen:

    • TPE-A (thermolplastische Polyamide)
    • TPE-E (Copolyester-Compounds)
    • TPE-O (Thermoplastische Olefine)
    • TPE-S (Styrol-Blockcopolymere; SBS, SEBS oder SEPS)
    • TPE-U (thermoplastische Polyurethane)
    • TPE-V (vulkanisierte bzw. vernetzte PP/EPDM-Compounds)

    Allerdings sind auch die Bezeichnungen TPATPETPOTPSTPU und TPV üblich.

  • Welche Faktoren bestimmen die Kosten von Formteilen?

    Ein wesentlicher Kostenfaktor bei der Herstellung von Formteilen sind zuallererst die Werkzeugkosten. Das zur Verfügung stehende Budget für die Herstellung der Werkzeuge bestimmt in hohem Maße den Teilepreis.
    So ist in erster Linie die Geometrie des Formteils dafür verantwortlich, welche Abmessungen ein Werkzeug mindestens haben muss, um das Formteil prozesssicher herstellen zu können. Je größer der Jahresbedarf, desto mehr Kavitäten bzw. Nester müssten realisiert werden, damit bei einem Zyklus möglichst viele Spritzgußteile gleichzeitig hergestellt werden können. Hohe Anforderungen an die Präzision des Produktes verringert die Anzahl der möglichen Kavitäten und führt dennoch im Regelfall zu höheren Werkzeugkosten.

    Die Größe und Abmessungen des Werkzeuges wiederum bestimmen die in die Kalkulation einfließenden Stundensätze der Spritzgießmaschinen, die von den benötigten Einspritzdrücken und Schließkräften abhängen.

    Das Volumen des Formteils und des Angusses bestimmen die kalkulatorische Größe des Einsatzgewichtes bzw. Materialverbrauchs. Die Zykluszeit wird bestimmt über die Kühlleistung und Temperaturführung des Werkzeuges und die damit verbundene Abkühlzeit des Formteils, um die maximale Wanddicke prozesssicher entformen zu können.

    Letztendlich bestimmt der Einsatzzweck des Formteils den zu verwendenden Werkstoff und damit auch die kalkulatorische Größe der Materialkosten.

  • Wo kommen Formteile zum Einsatz?

    Formteile beziehungsweise Spritzgussteile lassen sich aufgrund ihrer Vielseitigkeit in fast allen erdenklichen Industriezweigen, allerdings ebenso auch im Alltag finden. Nur einige von etlichen Anwendungsbereichen für Formteile wären unter anderem

    Im Automobilbereich sind Formteile beispielsweise als Kabeldurchführungen, Steckerteile, Gehäuseteile, Gehäusedichtungen, Dichtungen für Kraftstoff-Einspritzsysteme, Lüftungskanäle und auch als Sichtteile und Zierelemente zu finden. Für den Einsatz in der Medizintechnik oder in der Sanitärtechnik wird Lebensmittelechtheit und physiologische Unbedenklichkeit von den eingesetzten Formteil-Werkstoffen gefordert. Hinzu kommen höchstmögliche Passgenauigkeit und geringste Fehlertoleranzen.

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