Spritzgusstechnik ermöglicht Flexibilität bei der Herstellung
Spritzgießen hat sich als Fertigungsverfahren in den letzten Jahren etabliert. Das Spritzgussverfahren wird gern als Urformverfahren bezeichnet, das sich insbesondere in der Kunststoffverarbeitung etabliert hat. Die Spritzgießmaschine ist dazu in der Lage, den Werkstoff zu verflüssigen. Ist der Werkstoff flüssig, lässt er sich flexibel und zügig verarbeiten.
Verschiedene Verfahren für den Spritzguss
Für den Spritzguss gibt es sehr unterschiedliche Verfahren, die je nach Fertigungsteil und Ziel angewendet werden. Findet das Spritzgießen bei Kunststoffen Anwendung, wird zwischen Thermoplasten, Duroplasten und den sogenannten Elastomeren unterteilt. Im Spritzgussverfahren lassen sich alle drei Materialarten sicher verarbeiten. Aus wirtschaftlicher Sicht genießt das Thermoplast-Spritzgießen heute die größte Bedeutung und findet somit auch beinahe am häufigsten Anwendung. Es gibt kein Kunststoffverarbeitungsverfahren, das ähnlich oft angewendet wird.
Besonderheiten und Merkmale beim Thermoplast Spritzgießen
Die Spritzgusstechnik beim Thermoplast Spritzgießen basiert auf wesentlichen Merkmalen der speziellen Maschinen. Grundlegend kommt bei Thermoplasten eine Schneckenkolbenspritzgießmaschine zum Einsatz. Sie setzt sich aus zwei grundlegenden Einheiten zusammen:
- die Spritzeinheit, auch bekannt als Plastifiziereinheit
- die Schließeinheit
Die Schließeinheit ist dazu in der Lage, das Formwerkzeug zu schließen. Es hält das Formwerkzeug anschließend zusammen und öffnet dieses wieder. Die wichtigsten Teile der Spritzeinheit sind der waagerechte Zylinder, der als Plastifizierzylinder bekannt ist und die Schnecke. Grundlegend ist die Schnecke nicht nur dazu in der Lage zu rotieren, sondern kann auch axiale Bewegungen im Zylinder durchführen. Der Einfülltrichter ist an einem der Enden von diesem Zylinder zu finden. In diesen wird das Rohmaterial gegeben. Die verschließbare Düse ist am anderen Ende positioniert. Die Düse verbindet die Spritzeinheit mit der Schließeinheit.
Ablauf beim Thermoplast Spritzgießen
Das Thermoplast Spritzgießen setzt sich aus einzelnen Arbeitsschritten zusammen. Hierbei handelt es sich um
- Plastifizieren und dosieren
- Einspritzen
- Nachdrücken und Abkühlen
- Entformen
In der Regel hat der thermoplastische Kunststoff die Struktur eines Granulats. Dieses kann in die Gänge, die Teil der rotierenden Schnecke sind, einrieseln. Anschließend wird das Granulat prinzipiell bis zur Spitze der Schnecke befördert. Dieses Granulat kann durch die Wärme des Zylinders sowie die sogenannte Friktionswärme zunächst erwärmen und schmilzt bei der richtigen Temperatur. Das geschmolzene Thermoplast sammelt sich schließlich direkt vor der Schneckenspitze. Zu jenem Zeitpunkt, an dem das geschmolzene Granulat an die Schneckenspitze gelangt, ist die hier vorhandene Düse noch geschlossen. Die axiale Beweglichkeit der Schnecke sorgt dafür, dass sie sich aus der Granulatmasse ähnlich wie ein Korkenzieher herauszieht. Weiterhin befindet sich in den Maschinen entweder ein Hydraulikzylinder oder eine elektrische Bremse. Sie sorgen dafür, dass im Rahmen der Schmelze ein sogenannter Staudruck entsteht. In Kombination mit der Schneckenrotation verdichtet sich der Staudruck. Er sorgt weiterhin für eine Homogenisierung des Materials. Nach dem Plastifizieren beginnt das Einspritzen des Materials. Hierfür wird die Spritzeinheit beim Spritzguss direkt an die Schließeinheit gefahren. Anschließend erfolgt das Andrücken der Düse, bevor die Schnecke schließlich auf der Rückseite unter Druck gesetzt wird. Beim Spritzguss entsteht ein hoher Druck. Um die Schmelze in die geöffnete Düse und schließlich auch in den Anguss zu drücken, entsteht ein Druck von 500 bis 2000 bar.
Optimales Fließverhalten der Schmelze wird angestrebt
Es wird prinzipiell ein optimales Fließverhalten der Schmelze angestrebt. Im Fokus steht dabei ein sogenanntes laminares Fließverhalten. An jenem Punkt, an dem die Schmelze die gekühlte Werkzeugwand berührt, kann sie sofort abkühlen. Anschließend bleibt sie hier erstarrt kleben. Der Schmelzkanal verjüngt sich und die Schmelze rückt nach. Dabei nimmt sie während des Nachrückens an Geschwindigkeit zu. Ein wichtiger Punkt ist beim Spritzgießen, dass das Werkzeug prinzipiell kälter ist als die eigentliche Kunststoffmasse. So hat bei der Spritzgusstechnik das Werkzeug eine Temperatur von 20 bis 120 Grad Celsius. Die Kunststoffmasse bewegt sich in einem Temperaturbereich von 200 bis 300 Grad Celsius. Die großen Temperaturunterschiede sind beim Spritzgießen gewünscht. Sobald die Schmelze im Zuge des Abkühlens den Gefrierpunkt erreicht, erstarrt sie. Der abschließende Arbeitsschritt beim Spritzgießen erfolgt mit dem Entformen. Hier wird zunächst die Auswerferseite von der Schließeinheit geöffnet. Durch Stifte wird das Werkstück ausgeworfen. Oft fällt das Werkstück dann als Schüttgut herunter oder kann schließlich durch den Einsatz von Handlinggeräten direkt aus dem Werkzeug herausgenommen werden. Es erfolgt anschließend eine geordnete Ablage.
