Zahoransky liefert Anlagen und Spritzgießwerkzeuge für die Herstellung von bruchsicheren Primärverpackungen für Medikamente. Drei Anwendungsbeispiele.

Das doppelte Schnellwechselsystem für Pipettenspitzen ermöglicht ein schnelles Wiederanfahren der Produktion nach kurzen Wartungsunterbrechungen.

Kunststoff statt Glas: Für mehr Freiheit im Design und Sicherheit im Umgang

Automatisierungszellen

Automatisierungstechnik

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Spritzgießwerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Medizintechnik

Medizinprodukte

Pharmazeutische Primärverpackungen ohne Bruchgefahr

Gefäßprothesen: 1zu1 steht für Rapid Tooling und Rapid Manufacturing in der Medizintechnik

Bei dem Stentgraft realisierte 1zu1 in wenigen Monaten zwölf Spritzguss-Einzelteile mit Alu-Werkeugen in Reinraumklasse 8. 

Reinraumtechnik

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Rapid Tooling

Additive Fertigung

Schnelle Lösung für den Lebensretter

Im Vergleich zum bestehenden kundespezifischen Geschäftsbereich plant Wirthwein Medical mit eigenen Produkten ein überdurchschnittliches Wachstum.

WIM Ject kann für die Verabreichung zum Beispiel von Notfallmedikamenten als vorgefüllte Spritze verwendet werden.

Wirthwein Medical startet mit vorfüllbaren Kunststoffspritzen die Eigenmarke WIM Ject

Doriat, Clemens, Dr.

Reinraumsysteme / -technik

Wachstum auf dem zweiten Standbein

Rund 330 Aussteller in fünf ausgebuchten Messehallen zeigen auf der Kuteno 2023 zahlreiche Deutschlandpremieren freuen – wir geben einen Überblick.

Die Kuteno 2023 findet Anfang Mai in Rheda-Wiedenbrück statt.

16:9

Dosiergeräte

Kunststoff-Aufbereitung

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Kunststoffverarbeitung

Dienstleistungen

Lohnfertigung

Linearroboter für die Kunststoffverarbeitung

Handling, Handhabungstechnik

Kühlgeräte allgemein

Kuteno 2023 fokussiert Nachhaltigkeit

Das 2013 eröffnete Technologieforum Stuttgart zählt heute mehr als 60 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen. Zudem ist das Technikum eines der größten in der Unternehmensgruppe.

Eröffnet vor zehn Jahren, zählt das Technologieforum in Stuttgart heute mehr als 60 Mitarbeiterinnen und Miterabeiter.

Maschinenbau

Spritzgießmaschinen

Unternehmen

kunststoffe.de

Deutscher Engel-Standort feiert 10-Jähriges

Machen Sie Ihre Maschine fit für die Kreislaufwirtschaft! Mit unserem Recycling-Paket können Sie auch bei Mahlgut stabile Prozesse erreichen.

Standardkunststoffe

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Technische Kunststoffe

Materialhandling

Kunststoff-Recycling

Kreislaufwirtschaft

Jetzt wird das Verarbeiten von Rezyklat noch einfacher!

Gut 100 Teilnehmer versammelten sich zum Neustart der VDI-Jahrestagung Spritzgießen nach der dreijährigen Pandemiepause. Im Fokus: Rahmenbedingungen und Implikationen für einen nachhaltigen Wandel der Branche.

Im Exterieur von Lkw sind, anders als bei Pkw, sehr viele Kunststoffteile verbaut.

Schaumspritzgießen

Wirtschaftspolitik in Deutschland

Wirtschaft

Kunststoff-Rezyklat

Ressourcenmanagement

Produktion

Nachhaltigkeitsträume versus Realität

Das Schneckenmodell „HPS-Physical Foaming“ verbessert die Plastifizierleistung beim physikalischen Schaumspritzgießen um bis zu 30 Prozent.

Die neue Schnecke „HPS-Physical Foaming“ ist universell einsetzbar und bietet eine verbesserte Plastifizierleistung.

KraussMaffei zeigt nach zwei Jahren Laborarbeit leistungsstärkere Universalschäumschnecke

Schnecken und Plastifiziersysteme

30 Prozent höhere Plastifizierleistung

Die Priamus-Kaskadensteuerung von Familienwerkzeugen verkürzt die Einrichtzeit und verbessert die Prozessqualität.

Priamus-Regeltechnik ermöglicht die automatische Kaskadeneinstellung und vereinfacht die Einrichtung. 

Priamus-Regelsysteme übernehmen komplexe Aufgaben des Maschineneinrichters

Werkzeuginnendrucksensoren

Messtechnik

Sensoren / Messwertaufnehmer

Steuern, Regeln

Software

Werkzeugtemperatursensoren

Die Familie läuft synchron

Der Automobilzulieferer BCS Automotive Interface Solutions ist Pilotkunde für das neue Arburg Leitrechner-Modul „Track and Trace“.

Die mehrstufige Herstellung der Lenkradschaltfläche findet in insgesamt sechs Fertigungszellen statt, die nicht miteinander verkettet sind.

BCS: Pilotkunde für neues Arburg Leitrechner-Modul „Track and Trace“

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Rückverfolgbarkeit, Traceability

Qualitätsmanagement

Barcode-Systeme

Fertigungsautomation

Identtechnik

Voller Überblick in jeder Prozessphase

Ein Roboter bedient zwei Spritzgießmaschinen, die mit einander zugewandten Rückseiten aufgestellt sind und 2K-Gehäuseteile eines Bohrschraubers im Verbund herstellen.

Zwei Spritzgießmaschinen, mit einander zugewandten Rückseiten aufgestellt, sind mit einem Roboter automatisiert.

Eine „doppelköpfige“ Spritzgießzelle in Mexiko produziert Griffschalen für Bohrschrauber

2K-Projekt: umgesetzt

Eine keramische CeraShibo-Beschichtung kann gegenüber konventionellen Werkzeugeinsätzen die Oberflächenqualität geschäumter Formteile deutlich verbessern.

Durch den Einsatz der Beschichtung auf dem Aluminiumwerkzeug lassen sich Oberflächendefekte deutlich reduzieren.

Isolierende Werkzeugbeschichtungen – eine Alternative zur variothermen Temperierung?

Keramik

Andere Werkstoffe

Beschichtungen

Oberflächentechnik

Chemisches Bearbeiten (Auftragen)

Schöne Oberflächen  beim Schaumspritzgießen

Mit einem Online-Verfahren lässt sich der Zeitaufwand für das Einfärben von Formteilen beim Spritzgießen stark reduzieren. Damit wird die Produktion kleiner Losgrößen rentabel.

Versuchsstand zur Online-Farbmischung mit Detailansicht der Einfüllzone. Die Dosierlanzen geben die einzelnen Flüssigfarben direkt oberhalb des Zylinders an das Kunststoffgranulat ab.

Online-Farbmischung mit Flüssigfarbe im Spritzgießen

Einfärben

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Flexible Farbgebung

Unter neuem Namen und dem Dach der indischen Vasantha-Gruppe blüht der vormalige KTW-Werkzeugbau in Waidhofen auf.

Im VTW-Technikum werden bis dato die Werkzeuge abgemustert. Zukünftig soll es auch Kundenanlagen für Anfahrserien aufnehmen.

Werkzeugbauer VTW und die großen Pläne der Vasantha-Gruppe

Werkzeug- und Formenbau

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Wie Phönix aus der Asche

Materialverzug stellt beim 3D-Druck ein Problem dar. Dipromat hat deshalb verzugsfreie PA und PP entwickelt. Sie eignen sich auch für das Spritzgießen.

Carbonfaserverstärkte Präzisions-PA sind bei 3D-Druck-Anwendungen beliebt, da die Schwindung durch Carbonfasern minimal ist. Die Fasern besitzen eine negative Schwindung und gleichen dadurch die Matrixschwindung aus. Die von Apium additiv gefertigten Bauteile kommen bei einem Carbonfaseranteil von 15 % lediglich auf eine Schwindung von 0,1 % in beiden Richtungen.

Polyamide

Polypropylen

Vom Spritzgießen in die additive  Fertigung und wieder zurück

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

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Spritzgießen | Herstellungsverfahren für Formteile

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.