Die Grundlagen des Spritzgießens verstehen

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„Überall gibt es Spritzgussteile“, sagt Kyra Stawson. Der technische Vertriebsingenieur bei Xometry, dem weltweit größten Marktplatz für digitale Fertigung, erklärt weiter, dass Spritzgussteile in „allem zu finden sind, was man rund ums Haus sieht, von Verbrauchsmaterialien über Medizin bis hin zu Luft- und Raumfahrt und Verteidigung“. (Weitere Spritzgussprodukte finden Sie hier.)

Beim Spritzgießen handelt es sich um einen Herstellungsprozess, bei dem geschmolzener Kunststoff in ein Formwerkzeug eingespritzt und dann als erstarrtes Teil ausgeworfen wird. Auch wenn es wie das neueste Schlagwort in der Fertigung aussieht, gibt es es tatsächlich schon seit mehr als einem Jahrhundert. Die Brüder Isaiah und John Hyatt erfanden 1872 die ersten Formmaschinen, um Haarkämme, Knöpfe und andere kleine Produkte herzustellen.

„Es ist die am häufigsten verwendete Kunststoffverarbeitungsmethode für große Teilemengen“, sagt Stawson.

Heute können Sie eine 3D-CAD-Datei auf die Website von Xometry hochladen, um in nur wenigen Sekunden ein Angebot zu erhalten. Das globale Unternehmen mit Hauptsitz in Gaithersburg, Maryland, bietet rund um die Uhr Antworten auf Angebote mit Design-for-Manufacturing-Feedback (DFM). Die Lieferzeiten für die Spritzgussteile von Xometry beginnen bei 10 Werktagen.

Zu den verfügbaren Spritzgießmaschinen gehören Einzel-, Mehrkavitäten- und Familienformen. Es stehen Formentypen aus Aluminium und Stahl zur Verfügung. Die Formhohlraumtoleranzen betragen +/- 0,005 Zoll, wenn die Form bearbeitet wird. Bei der Berechnung der Schrumpfrate kommen weitere +/- 0,002 Zoll hinzu. Allerdings kann Xometry bei kritischen Merkmalen einen stahlsicheren Zustand erreichen, wenn eine noch engere Toleranz erforderlich ist.

Die Produktionsklassen sind in der Regel die Klassen 102–104, wobei die Klasse 101 für Formen mit extrem hohen Produktionszahlen und die Klasse 105 für einfache Prototypen verwendet wird. Weitere Informationen zu den Spritzgussformklassen von Xometry finden Sie in der praktischen Tabelle auf unserer Website hier. Dort finden Sie auch eine Liste unserer Kunststoffspritzgussmaterialien, darunter starre und flexible Harze, Elastomere und synthetische Kautschuke zum Formen sowie maßgeschneiderte Materialien. Dort finden Sie auch einen Leitfaden zu den vielfältigen Spritzguss-Oberflächen von Xometry.

Kyra Stawson (KS): Es gibt viele Unterscheidungsmerkmale zwischen uns und unserer Konkurrenz. Der größte Vorteil ist unsere Fähigkeit, über ein Partnernetzwerk zu operieren. Unser Netzwerk bringt wirklich viele Vorteile mit sich, einschließlich der Möglichkeiten.

Ein großer Teil unserer Konkurrenz beschränkt sich auf die Fähigkeiten, die sie unter einem Dach haben, während wir mit unseren über 5.000 Partnern ins Gespräch kommen können, die etwas tun könnten, wenn andere Formenbauer es vielleicht nicht können. Wenn Sie etwas tiefer in die Materie eintauchen: Wenn Sie sich auf das beschränken, was Sie unter einem Dach haben, sind Sie möglicherweise nicht in der Lage, komplexe Nebenaktionen oder Geometrien wie wir durchzuführen.

Darüber hinaus ist die Materialauswahl ein weiteres wesentliches Unterscheidungsmerkmal. Möglicherweise verfügen Sie über eine Standardliste von Materialien, die Sie auf Lager haben, und Sie streben nicht wirklich danach, über diese Liste hinauszugehen. Hier bei Xometry bestellen wir das Material für das Projekt, sodass wir jedes verfügbare Material beschaffen können, solange es am Produktionsstandort kommerziell erhältlich ist.

KS : Meistens heißt es nur: „Können Sie meine Teile herstellen?“ Bei der Herstellung von Teilen verfügen wir über viel umfassendere Möglichkeiten als einige andere. Sie kommen zu uns und sagen: „Ich habe irgendwo anders die Rückmeldung bekommen, dass sie diese nicht herstellen konnten. Können Sie sie herstellen?“ Und oft sagen wir „Ja“, weil wir versuchen, für jedes Projekt eine Lösung zu haben.

Wir sind bestrebt, keine Nein-Angebote abgeben zu können. Wir wollen eine Lösung finden. Unser Ziel ist es, das Teil so nah wie möglich an der ursprünglichen Entwurfsabsicht des Kunden herzustellen.

KS: Es gibt einige Faktoren, die bei der Wahl des Spritzgussverfahrens eine Rolle spielen.

Einer davon wird die Anzahl der Teile sein, die Sie produzieren möchten. Auch wenn Sie bei weniger als 100 Teilen wissen, dass der 3D-Druck die Lösung sein könnte, muss jeder Kunde bei der Umstellung auf Spritzguss eine Break-Even-Analyse berechnen, um zu sehen, welches Verfahren im Laufe der Zeit kostengünstiger sein wird.

Bei der Auswahl des Spritzgussverfahrens spielt die Materialauswahl eine Rolle.

Beim Spritzgießen gelten viele Designanforderungen, die in die Gestaltung dieses Prozesses einfließen. Für wirklich dicke Teile ist es nicht geeignet. Es muss also vor allem für das Designmaterial und Ihre Volumina sinnvoll sein.

KS : Sowohl Spritzguss als auch 3D-Druck sind eher additive Verfahren. Im Wesentlichen beginnen Sie mit nichts und erhalten am Ende nur noch ein Teil, nachdem der Prozess abgeschlossen ist. Dies ist anders als bei der CNC-Bearbeitung, bei der Sie mit einem großen Materialblock beginnen und diesen dann auf das gewünschte Teil zerspanen. Es handelt sich also eher um einen Negativ- oder Mitnahmeprozess.

CNC-Bearbeitung und 3D-Druck sind beides sehr häufig verwendete Prozesse zur Erstellung von Prototypen für den Spritzgussprozess, der in der Produktionsumgebung bei der Herstellung von Kunststoffteilen eine viel größere Rolle spielt.

Normalerweise musste man überall dort, wo man Spritzgussteile sieht, irgendwo mit einem anderen Prozess beginnen, etwa einem Prototyping-Prozess wie CNC-Bearbeitung oder 3D-Druck.

KS : Spritzguss eignet sich am besten für einen Prototyping-Prozess, wenn unsere Kunden Materialtests durchführen müssen, da man in keinem anderen Prototyping-Prozess das exakte Material erhalten kann. Selbst wenn Sie Prototypen aus Nylon herstellen und dann ein spritzgegossenes Nylon wünschen, wird dieses Material nicht genau dasselbe sein. Wenn Sie also das Material, das Sie langfristig verwenden möchten, tatsächlich benötigen, ist es sinnvoll, Spritzguss für die Prototypenherstellung zu verwenden.

Das Gleiche gilt für jede Art spezifischer Tests, die durchgeführt werden müssen. Wenn Sie Schlagprüfungen oder Zugversuche durchführen, möchten Sie sicherstellen, dass Sie tatsächlich ein Spritzgussteil verwenden, da der Unterschied in den Eigenschaften beispielsweise von Spritzgussteilen zu 3D-gedruckten Teilen sehr unterschiedlich sein wird .

KS: Hier bei Xometry haben wir eine Mindestbestellmenge von 50. Wir können jedoch Projekte ab einer Menge von 50 bis zu Millionen Teilen bedienen.

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