Das IKV und die PPS – Polymer Processing Society laden am 5. und 6. September 2022 alle interessierten Vordenker der Kunststofftechnik zum 2nd International Symposium on Plastics Technology nach Aachen ein.

Extrusion

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Spritzgießen

Additive Fertigung

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

2nd International Symposium on Plastics Technology

Geballtes Fachwissen rund um Spritzgießen und Werkzeugbau gibt es Anfang Oktober 2022 in einer intensiven Woche mit verschiedenen Veranstaltungen am Engel Forum in Schwertberg, Österreich.

16:9

Werkzeugbau

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Engel, KC und SKZ bündeln Kompetenzen

Mit der Baureihenerweiterung will sich der Spritzgießmaschinenhersteller zunehmend im Markt für Preformsysteme mit seitlicher Entnahme etablieren.

Im Einsatz: Der Hersteller produziert auf dem Messestand 10.5 Gramm leichte CSD-Preforms für 0,5 Liter PET-Flaschen.

Verpackungsmittel aus Kunststoffen

Kunststoffverarbeitung

Verpackungstechnik

Logistik

Polyethylenterephthalat

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Lohnfertigung

Spritzgießmaschinen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Netstal präsentiert neue PET-Line 3000

TRUCIRCLETM steht für das Polymer- und Serviceportfolio von SABIC. Wir arbeiten mit verschiedenen Partnern der Wertschöpfungskette zusammen, treiben die Zirkularität in der Verpackungsindustrie voran und helfen, den Kunststoffkreislauf zu schließen.

Partikelschäumen

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Standardkunststoffe

Technische Kunststoffe

Hochleistungskunststoffe

Kreislaufwirtschaft

Compoundieren

SABIC TRUCIRCLETM Lösungen für Verpackungen auf der k 2022

Präzision ist ein Schlüsselkriterium für die profitable Herstellung von hochleistungsfähigen Kunststoffteilen. Da sind Verunreinigungen durch Metall aus mehreren Gründen unerwünscht.

Präzision für Messwerkzeuge – Libellen aus der SGM

Bei der Sola helfen leistungsfähige Metallseparatoren von Mesutronic dabei, Einflüsse von Verunreingungen auf die Produkt- und Prozessqualität zu vermeiden.

Qualität

Schluss mit Verunreinigungen durch Metall

Spritzgießen ist die Königsdisziplin der hochpräzisen Kunststoffverarbeitung. Das zeigt Kuka nicht nur auf der K 2022, sondern auch in einem aktuellen Kundenprojekt mit Hauff.

Der KR Quantec überzeugt laut Hersteller nicht nur mit höchster Produktionseffizienz, sondern auch mit seinem ökonomischen Inbetriebnahme- und Wartungskonzept.

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

kunststoffe.de

Industrieroboter

Montagetechnik

Fertigungsautomation

Automatisierungstechnik

Prozessautomation

Oberkorbrollen für Spülmaschinen im Sekundentakt

Mit der Entwicklung des Hekutip QC, einem Assistenten für die Qualitätskontrolle für Pipettenspitzen, haben Hekuma und Ziemann & Urban eine Stand-Alone-Lösung entwickelt, die eine Vielzahl von Prüfanforderungen vollautomatisiert abdeckt.

Hekutip QC deckt eine Vielzahl von Prüfanforderungen automatisiert ab und ist dabei gleichzeitig kompakt dimensioniert und rasch einsetzbar.

Medizintechnik (KU)

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Messe Fakuma

Autarke Messstation mit breitem Testumfang

Rezyklat ist eine Belastungsprobe für die Plastifiziereinheit. Hochverschleißfeste Zylinder und Schnecken ermöglichen eine lange Lebensdauer der Einheit und hohe Produktqualität.

Thermoplastische Elastomere

Instandhaltung

Werkzeug- und Formenbau

Biokunststoffe

Oberflächentechnik

Extrudieren (KU)

Hochverschleißfeste Komponenten für sichere Rezyklat-Verarbeitung

Für die Elektro-Nadelverschlusssysteme von Ewikon kommt ab sofort eine neue Generation kompakter Linear-Servomotoren zum Einsatz.

Die Elektro-Nadelverschlusssysteme hat Ewikon jetzt mit einer neue Generation kompakter Linear-Servomotoren ausgestattet.

Heißkanalsysteme

Komponenten für die Kunststoffverarbeitung

Servomotoren für die  Nadelverschlusstechnik

KLK OLEO offers plant-based PALMOWAX Ethylene Bis-Stearamide (EBS) as the green sustainable lubricant for plastic industries.

Blasformen

Sustainable Lubricant for Plastic Industries

Zwei leistungsstarke Produktionssysteme werden die Blicke der Besucher auf dem K-Messestand von Netstal auf sich ziehen.

Steuerung aXos mit „Smart Operation“: Die geführte Maschinenbedienung ermöglicht Anwendern zusätzliche Produktivitätssteigerungen.

Steuerungen (Hardware und Software)

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Medizintechnik

Medizinprodukte

Schnell, präzise und vernetzt

Der bayrische Maschinenhersteller LWB Steinl zeigt mit der Multizelle ein ungewöhnliches Verfahren zur Verarbeitung polymerer Formmassen.

In der Multizelle sind die Zyklusschritte auf mehrere Stationen aufgeteilt.

Spritzgießzyklus in Einzelprozesse getrennt

Der Systemlieferant KraussMaffei zeigt auf der K 2022 nicht nur die dafür nötige Maschinen-Hardware, sondern auch neue digitale Lösungen, mit denen sich bei Energieverbrauch und CO2 -Fußabdruck jeweils hohe Einsparungen erzielen lassen.

Digitale Lösungen sind ein essenzieller Bestandteil des Materialkreislaufs von der Insulin-Pen-Kappe zum Fahrzeugtürmodul.

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Energieeffizienz

Von der Insulin-Pen-Kappe zum automobilen Türmodul

Drei Lösungen zur Steigerung der Produktivität in der Automobil-, Medizin- und Verpackungsindustrie präsentiert Tederic anhand der Spritzgießmaschinenbaureihe Neo series auf der K 2022.

Die Neo·E c kombiniert elektrische und hydraulische Antriebe.

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Polylactid

Spritzprägen

Anwendungen in drei wichtigen Branchen

Zur K 2022 präsentiert Engel mit seinen Partnern Alpla Group, Brink und IPB Printing einen Quantensprung für die Verpackungsindustrie. Dünnwandbehälter lassen sich erstmalig aus PET in nur einem Prozessschritt direkt im Spritzgießverfahren produzieren.

Bild 1. Die dünnwandigen Behälter werden aus rPET spritzgegossen.

Schmelzefilter

Kunststoff-Rezyklat

rPET im Dünnwandspritzgießen verarbeiten

Das Spritzgießen ist ein vollautomatisierbares Verfahren zur Kunststoffverarbeitung mit hoher Reproduziergenauigkeit. Es eignet sich für die Herstellung komplizierter Formteile als Massenartikel.

Das Spritzgießen ist eines der wichtigsten Verarbeitungsverfahren für Kunststoffe. So einfach der Spritzguss auf den ersten Blick wirkt, so kompliziert wird es bei näherer Betrachtung des Prozesses. Das vorliegende Basic beschreibt leicht verständlich den Spritzgießprozess, die Maschinen, Werkzeuge und gibt einen Überblick über die verwendeten Kunststoffe.

Das Kunststoff-Spritzgießen, auch Spritzguss genannt, ist ein Urformverfahren zur Herstellung von Formteilen. Es eignet sich besonders gut zur Anfertigung (Alt:Herstellung) geometrisch komplexer Formteile in großen Stückzahlen. Gründe dafür sind vor allem die positiven Verfahrensmerkmale, unter anderem:

<ul><li>direkter Weg vom Rohstoff zum Fertigteil</li><li>keine Nachbearbeitung des Formteiles notwendig</li><li>Möglichkeiten der Funktions- und Prozessintegration</li><li>Verfahren vollautomatisierbar</li><li>kurze Zykluszeiten auch bei komplexer Bauteilgeometrie</li><li>hohe Reproduzierbarkeit der Fertigung</li><li>Integration zahlreicher Funktionen in einem Bauteil</li><li>Fertigung komplexer Produkte in integriertem Prozess</li></ul>

Die Bandbreite der Spritzgießformteile erstreckt sich von kleinsten Zahnrädern und Lagern bis hin zu großen Tanks. Die Gewichte der Formteile liegen in der Größenordnung 10–6 bis 102 kg.

Spritzgießmaschinen bestehen generell aus zwei Teilen: Plastifiziereinheit (Spritzeinheit) und Schließeinheit. Im Gegensatz zum Extruder fertigt die Spritzgießmaschine ihre Formteile diskontinuierlich.

Der Spritzgießprozess beziehungsweise Spritzgießzyklus umfasst dabei folgende Schritte:

<ol><li>Plastifizieren & Dosieren</li><li>Einspritzen</li><li>Nachdrücken & Kühlen</li><li>Entformen</li></ol>

Für das Spritzgießen ist es notwendig, den vom Rohstoffhersteller meist in Granulat- oder Pulverform angelieferten Kunststoff in einen fließfähigen Zustand zu überführen (plastifizieren). Das geschieht in der Spritzeinheit. Deren Extruder fördert das Granulat und schmilzt es durch Reibung und Hitze auf.

Die plastifizierte Masse (Schmelze) wird anschließend in das Spritzgießwerkzeug unter Druck eingespritzt. Die Oberflächenstruktur sowie die Form des fertigen Teils werden dabei von der Kavität (Hohlraum) des Werkzeugs bestimmt.

Beim Spritzgießen von Thermoplasten wird das Werkzeug gekühlt, sodass die Schmelze bereits mit Eintritt in das Werkzeug abkühlt. Mit Unterschreiten der Erstarrungstemperatur (Glasübergangs- beziehungsweise Kristallisationstemperatur) erstarrt die Masse. Durch die Abkühlung kommt es zu einer Volumenschwindung, die durch eine weitere Schmelzeförderung in der Nachdruckphase kompensiert wird. Im Falle vernetzender Werkstoffe (zum Beispiel Gummi) wird das Spritzgießwerkzeug beheizt, was den Vernetzungsvorgang in die Wege leitet.

Nach Abschluss der Nachdruckphase wird in der Dosiereinheit bereits die Schmelze für den nächsten Zyklus erzeugt. Der letzte Verfahrensschritt beim Spritzgießen umfasst das Öffnen des Werkzeugs und das Auswerfen des Formteils.

Die zentrale Baugruppe beim Spritzgießen ist das Werkzeug. Es gehört nicht zur Maschine und muss für jeden zu fertigenden Artikel speziell entworfen beziehungsweise angepasst werden. Fehler die in der Werkzeugkonstruktion gemacht werden, schlagen sich direkt in der Qualität des Formteils oder in der Wirtschaftlichkeit des Prozesses nieder.

In den Grundzügen ist der Werkzeugaufbau für Spritzgießmaschinen identisch. Jedes Spritzgießwerkzeug besteht aus zwei Hälften: einer Düsenseite und einer Auswerferseite. In den Werkzeughälften befinden sich die Kavitäteneinsätze, die Angusssysteme, die Kerne, die Auswerferelemente sowie die Kühlung.

Spricht man von einem 1-fach, 2-fach oder 4-fach Spritzgießwerkzeug, ist dabei die Anzahl der Kavitäten gemeint. In Werkzeugen mit mehreren Kavitäten kann jede Kavität identisch sein und die gleichen Formteile bilden oder kann einzigartig sein und mehrere unterschiedliche Geometrien während eines einzigen Zyklus bilden.

Die Schmelze wird in der Einspritzphase durch das Angusssystem gepresst und durch den Anschnitt in das Formteil geleitet. Der entstandene Anguss gehört nicht zum fertigen Formteil und muss nach dem Auswurf entfernt werden.

Es gibt verschiedene Angussarten beim Spritzguss mit Kunststoff:

<ul><li>Kegel- oder Stangenanguss</li><li>Schirmanguss</li><li>Ringanguss</li><li>Filmanguss</li><li>Tunnelanguss</li></ul>

Zur Werkzeugtemperierung beim Spritzgießen kann als Kühlmedium kaltes Wasser direkt durch das Werkzeug geleitet werden. Ein Großteil der Spritzgießwerkzeuge wird jedoch über Temperiergeräte auf eine Temperatur zwischen 40 und 80 °C geheizt. Technische Thermoplaste verlangen sogar Temperaturen bis zu 200 °C.

Im Temperierkreislauf kommen die Medien Wasser oder Öl zum Einsatz. Die Kreisläufe, in welche die konventionellen Temperiergeräte im Spritzgussprozess eingebunden werden, lassen sich offen oder geschlossen betreiben. Wobei mit Öl in der Regel in geschlossenen Kreisläufen gearbeitet wird, um den Kontakt mit Sauerstoff zu vermeiden.

Der Anspruch der Kunststoffindustrie, komplexe und hochintegrierte Formteile möglichst kostengünstig und ressourcenschonend herzustellen, stellt die Maschinen- und Kunststoffhersteller sowie die Verarbeiter vor immer neue Herausforderungen. Das Spritzgießen bietet durch Prozess- und Funktionsintegration vielfältige Möglichkeiten, diese Herausforderungen zu meistern. Hierzu steht eine breite und stetig wachsende Palette an Sonderverfahren zur Verfügung.

Beim Mehrkomponenten-Spritzguss werden zwei oder mehrere Kunststoffe, die sich beispielsweise in Farbe oder mechanischen Eigenschaften unterscheiden, verarbeitet. Werden zwei Materialien miteinander kombiniert, so spricht man von 2K-Spritzguss. 2K steht dabei für „2 Komponenten“ die im Spritzgusswerkzeug miteinander verbunden werden.

Mit dem Mehrkomponenten-Spritzgießen haben Kunststoffverarbeiter die Möglichkeit, Formteile in einem Arbeitsgang kostengünstig zu produzieren, und dabei Funktionalitäten wie Design, Haptik, Dichtungsfunktion oder Spritzgießmontage zu integrieren. Vorteil: Es wird – anders als man zunächst vielleicht annimmt – nur ein Werkzeug und eine Maschine benötigt.

Das <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/thermoplast-schaum-spritzgiessen-254108" target="_blank">Thermoplast-Schaum-Spritzgießen (TSG)</a> ist ein bereits seit vielen Jahrzehnten etabliertes Sonderverfahren, bei dem die Kunststoffschmelze mit einem Treibmittel versehen wird. Dadurch kann diese nach Eintreten in die Kavität aufschäumen. Damit die Kunststoffschmelze auch genügend Raum zum Aufschäumen hat, wird die Kavität beim TSG-Verfahren üblicherweise nur teilgefüllt und durch die Expansion der Schmelze vollständig volumetrisch ausgefüllt.

Das <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/spritzpraegen-254107" target="_blank">Spritzprägen</a> ist ein Sonderverfahren, das sowohl beim Spritzgießen mit Thermoplasten als auch mit Duroplasten und Elastomeren zum Einsatz kommt. Wie der Name es bereits andeutet, ist das Sonderverfahren in seiner Grundform eine Kombination aus Spritzgießen und Prägen, bei dem ein Prägewerkzeug mit Druck in eine Kunststoffoberfläche gepresst wird. Das Ziel beim Spritzprägen ist es, eine gleichmäßige Druckverteilung in der Kavität zu bewirken und so dickwandige Formteile verzugsfrei und ohne Einfallstellen herzustellen.

Für das Spritzgießen eignen sich eine Vielzahl von Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren. Speziell für das Spritzgießen von technischen Kunststoffteilen stehen Konstruktionskunststoffe wie <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polyamide-pa-285284" target="_blank">Polyamide</a> zur Verfügung. Zu den für Spritzguss geeigneten preiswerten Polystyrol-Kunststoffen zählt eine Reihe von amorphen und preiswerten Thermoplasten. Für den Silikon-Spritzguss eignen sich sowohl hochtemperaturvernetzende als auch flüssige Silikone.

Die folgende Tabelle enthält eine Auswahl für das Spritzgießen geeigneter Kunststoffe sowie ihrer Kurzzeichen:

<tr><td>Thermoplaste</td></tr><tr><td>PA</td><td>Polyamid</td></tr><tr><td>PAN</td><td>Polyacrylnitril</td></tr><tr><td>PBT</td><td><a href="https://www.google.com/url?q=https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polybutylenterephthalat-pbt-eigenschafte-285323" target="_blank">Polybutylenterephthalat</a></td></tr><tr><td>PC</td><td><a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polycarbonat-pc-285374" target="_blank">Polycarbonat</a></td></tr><tr><td>PE</td><td>Polyethylen</td></tr><tr><td>PES</td><td>Polyethersulfon</td></tr><tr><td>PEEK</td><td>Polyetheretherketon</td></tr><tr><td>PMMA</td><td><a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polymethylmethacrylat-pmma-285618" target="_blank">Polymethylmethacrylat</a></td></tr><tr><td>PP</td><td><a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polypropylen-pp-264406" target="_blank">Polypropylen</a></td></tr><tr><td>PS</td><td>Polystyrol</td></tr><tr><td>PVC</td><td>Polyvinylchlorid</td></tr><tr><td>ABS</td><td>Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer</td></tr><tr><td>SAN</td><td>Styrol-Acrylnitril-Copolymere</td></tr><tr><td>Duroplaste</td></tr><tr><td>EP</td><td>Epoxidharze</td></tr><tr><td>MF</td><td>Melamin-Formaldehydharz</td></tr><tr><td>UP</td><td>Ungesättigtes Polyesterharz</td></tr><tr><td>Elastomere</td></tr><tr><td>LSR</td><td>Liquid Silicone Rubber ( flüssiges Silikon)</td></tr><tr><td>HTV</td><td>hochtemperaturvernetzendes Silikon</td></tr>

Für die Verarbeitung von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) im Spritzgießen kommen je nach Anforderung und Einsatzzweck ausgewählte Thermoplaste wie Polyamide und Hochleistungskunststoffe wie Polyphenylenether-Blends zum Einsatz.

Ein typischer Werkstoff für die glasfaserverstärkten Kunststoffe ist beispielsweise das PA 6 GF30% (Polyamid 6 mit 30% Glasfaser), welches unter anderem für Elektronik-Gehäuse oder Maschinenelemente zum Einsatz kommt.

In den letzten Jahren hat sich der 3D-Druck als kunststoffverarbeitendes Verfahren zunehmend etabliert und konkurriert insbesondere mit dem Spritzgießen. Die Frage, welches Fertigungsverfahren am besten geeignet ist, kann nicht immer eindeutig beantwortet werden. Der 3D-Druck ist zu Beginn deutlich schneller als das Spritzgießen. Bei größeren Stückzahlen ist das Spritzgießen – trotz der hohen Kosten für das Werkzeug – in der Regel das günstigere Verfahren.

Das Spritzgießen ist aus der heutigen Welt nicht mehr wegzudenken. Seine Anpassungsfähigkeit sowie die Vielzahl an eingesetzten Werkstoffen machen das Kunststoffverarbeitungsverfahren zu einem echten Allrounder. Von der Lebensmittel- bis hin zur Automobilindustrie – in nahezu jedem Lebensbereich begegnen uns Produkte aus Kunststoffe, die mithilfe des Spritzgießens entstanden.

Damit einher geht allerdings auch eine gewisse Problematik. Denn Kunststoffe sind auf Langlebigkeit ausgerichtet, auch wenn das leider nicht immer für alle Produkte gilt. Doch die Industrie reagiert darauf. Spritzgießen mit Biokunststoffen und recycelten Kunststoffen sind zwei Ansätze, um die Produkte und Anwendungen nachhaltiger zu gestalten.

Jaroscheck C.: Spritzgießen für Praktiker, 4. Auflage, ISBN 978–446–4553–5, Carl Hanser Verlag, München (2019)

Pruner H., Nesch W.: Spritzgießwerkzeuge kompakt, 2. Auflage, ISBN 978–446–46450–6, Carl Hanser Verlag, München (2020)

Hopmann C., Walter M.: Einführung in die Kunststoffverarbeitung, 7. Auflage, ISBN 978–3–446–44627–4, Carl Hanser Verlag, München (2015)

Form+Werkzeug: <a href="https://www.form-werkzeug.de/a/grundlagenartikel/werkzeugaufbau-von-spritzgiesswerkzeugen-224057" target="_blank">https://www.form-werkzeug.de/a/grundlagenartikel/werkzeugaufbau-von-spritzgiesswerkzeugen-224057</a> (Stand: 6. Juli 2022)

Bild 1: Verfahrensablauf beim Spritzgießen

Spritzgießen ist die wichtigste Verarbeitungstechnologie für thermoplastische Kunststoffe

Alles über das Spritzgießen | Der Prozess & Sonderverfahren ✓ Werkzeuge & Materialien ✓ Spritzgießen vs 3D-Druck ► Jetzt informieren!

Spritzgießen | Eins der wichtigsten Kunststoff-Verarbeitungsverfahren

Kernzüge gehören zur Ausrüstung der Maschinen, steuern aber Werkzeugelemente, zum Beispiel Kerne, Schieber, Backen usw. Ein hydraulischer Kernzug beim Spritzguss wird immer dann eingesetzt, wenn ein Element (Kern) aus dem Werkzeug gezogen werden muss und dessen Steuerung nicht mechanisch über die Öffnungsbewegung funktioniert.

Kurz erklärt: Staudruck beim Spritzgießen

Während dem Plastifizieren fördert die rotierende Schnecke Schmelze nach vorne. Es kommt zu einem Druckaufbau vor der Schneckenspitze. Dieser bewirkt, dass die Schnecke zurückgedrückt wird. Um die Rückwärtsbewegung der Schnecke zu erschweren, wird der Staudruck angelegt. Das heißt, die Schnecke wird während des Dosierens in dem Maße zurückgeschoben, wie Schmelze gebildet wird. Auf diese Weise lässt sich nicht nur das Zurücklaufen erschweren, sondern auch die Homogenisierung der Schmelze verbessern.