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Spritzgießwerkzeuge bei Kleinserien – so lohnt sich die Produktion

Diverse Produkte als Kleinserien im Spritzgießverfahren hergestellt

Das Spritzgießverfahren ist die am häufigsten angewandte Methode bei der Herstellung von Kunststoffteilen. Für das Verfahren werden spezielle Werkzeuge (Formen) benötigt, die am zuverlässigsten funktionieren, wenn sie aus Stahl gefertigt wurden. Doch Herstellung und Bearbeitung von Stahl sind sehr kosten- und zeitintensiv. Wenn also nur eine kleine Losgröße an Kunststoffteilen hergestellt werden soll, lohnt sich die Nutzung von Formwerkzeugen aus Stahl (unter Umständen) nicht.

Trotzdem gibt es gute Gründe, die für das Spritzgussverfahren sprechen – auch bei Kleinserien zwischen 50 und 10.000 Teilen! Erfahren Sie hier, ob sich die Spritzgussmethode in Ihrem Fall lohnt und wie sie umgesetzt werden kann.

WIE FUNKTIONIERT SPRITZGIESSEN?

Beim Spritzgießverfahren wird das Kunststoffgranulat geschmolzen und mit einer Düse in die Hohlräume der Formwerkzeuge gegossen. Der flüssige Kunststoff wird innerhalb der zusammengepressten Formhälften abgekühlt, verhärtet sich und fällt anschließend als fertiges Teil aus der Maschine heraus. Dann schließen sich die beiden Hälften wieder zusammen und neues flüssiges Granulat wird eingespritzt. 

DIE ALTERNATIVE: ADDITIVE MANUFACTURING ODER 3D-DRUCK

Eine Alternative für Einzelstücke, Prototypen oder Kleinstserien ist das 3D-Druckverfahren, auch Additive Manufacturing genannt. Bei dieser Methode wird ein dreidimensionales Bild des Produkts erstellt (CAD-Datei) und der 3D-Drucker erstellt dieses dann, indem er stark vereinfacht gesagt, Kunststoffmaterial von der Rolle verflüssigt und „ausdruckt“. Das Kunststoffteil wird Schicht für Schicht gefertigt, ähnlich wie ein gewöhnlicher Drucker einen Text oder ein Bild Pixelzeile für Pixelzeile druckt. Beim Additive Manufacturing können Änderungen der Form in Echtzeit durchgeführt werden, wodurch ein Teil über Nacht von einer Idee zur Wirklichkeit werden kann.

 

SPRITZGIESSEN LOHNT SICH FÜR KLEINTEILE WENN ... 

... das Werkzeug aus Harz hergestellt wird

Spritzgießwerkzeuge müssen nicht aus Stahl bestehen und erst gefräst oder erodiert werden. Sie können auch aus einer Harzmasse heraus erstellt werden. Dazu wird ein Modell mithilfe der Stereolithographie geformt, mit einem Epoxidharz-Aluminiumgemisch umgossen und mit einem Rahmen stabilisiert. Harz nutzt sich zwar schneller ab, eignet sich aber hervorragend für Prototypen und Kleinserien.

... das Werkzeug aus Aluminium gefertigt wird

Bei kleinen bis mittleren Stückzahlen sind Aluminiumwerkzeuge die ideale Lösung: Aluminium lässt sich unkompliziert und vor allen Dingen sehr schnell bearbeiten und ist günstiger als Stahl. Allerdings sorgt seine hohe Verformbarkeit auch dafür, dass sich besonders detailreiche Geometrien schwerer umsetzen lassen sowie dafür, dass die Formen durch den höheren Verschleiß schneller unbrauchbar werden. Wenn Sie aber nur eine Kleinserie anfertigen lassen wollen, können Sie dieses Problem vernachlässigen.

... Werkstoffe genutzt werden, die im 3D-Druck Neuland sind

Inzwischen ist der Einsatzbereich des Additive Manufacturing sehr umfangreich, doch Drucktechniken und Filamente (das Rohmaterial des 3D-Drucks) für einzelne Werkstoffe kommen erst nach und nach auf den Markt. Das Feld ist noch vergleichsweise unerforscht, es besteht eine gewisse Fehleranfälligkeit und es sind noch nicht alle Farben und Texturen verfügbar. Spezielle Anforderungen an mechanische Festigkeiten, Homogenität oder an die Optik sind bisher nur schwer realisierbar. Das Standard-Spritzgießverfahren hingegen wird seit Jahrzehnten verwendet und verfeinert. Ihre Produktwünsche sind mit dieser Technik in jedem Fall umsetzbar.

... die Produktion vergrößert werden soll

Wenn Ihre Serie nur zu Beginn klein angesetzt wird, später aber in Massenproduktion gehen soll, kann es lohnenswert sein, die Spritzgießwerkzeuge von Beginn an „richtig“ herstellen zu lassen. Sie sparen sich somit eine doppelte Vorproduktion und erhalten Ihre Kunststoffteile von Beginn an in der endgültigen Qualität. Die Formen werden zunächst so einfach wie möglich aufgebaut, so dass Ihre ersten Teile in Serienqualität schnell und günstig hergestellt werden können. Erst im zweiten Schritt werden die Werkzeuge dann für die Massenfertigung überarbeitet und erweitert.

... mit dem "Original" getestet werden muss

Dieser Grund für das Spritzgießen ist womöglich der wichtigste – denn hier geht es zum Beispiel um die Gesundheit: Im Bereich der Medizin müssen Kunststoffteile vorab ausgiebig getestet werden. Damit kein Risiko für die Patienten entsteht, müssen die Prototypen bereits ausgereifte, biokompatible Produkte sein. Ein Prototyp, der zwar die gleiche Form aber andere Materialeigenschaften hat, ist nicht erlaubt. Mit dem Spritzgießverfahren lassen sich sogar geeignete „Produkte“ für den menschlichen Körper herstellen, wie z.B. Implantate oder künstliche Gelenke. Sie erhalten serientaugliche Prototypen aus dem spezifizierten Serienmaterial, die ausgiebig getestet werden können und keine reinen Anschauungsobjekte sind.

FAZIT

Fakt ist: Wer ein Produkt mittels Spritzgießverfahren herstellen möchte, muss mit Fixkosten für die Werkzeugproduktion rechnen. Je höher die Losgröße, desto eher lohnt sich diese Investition in ein Formwerkzeug aus Stahl. Auch wenn geplant ist, eine Kleinserie des Spritzgusses später in eine Massenproduktion umzuwandeln, lohnt sich die Investition in ein haltbares Stahlwerkzeug. Wer dagegen Kunststoffteile nur in Kleinserien herstellen lassen möchte, hat die Möglichkeit auf günstigere Formwerkzeuge aus Harzen oder Aluminium zurückzugreifen.

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