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Spritzguss vs. Formpressen: Unterschiede und Vergleich

Dieser Artikel beschreibt die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen dem Spritzgussverfahren und dem Formpressen, um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, welches der beiden Verfahren im Hinblick auf den Prozess, die verwendeten Materialien und die Produktionsraten das Richtige für Sie ist.

Spritzguss ist ein Herstellungsverfahren, das Kunststoffe einsetzt und in der Lage ist, sehr hohe Produktionsvolumina zu erreichen. Das Verfahren funktioniert, indem flüssiger Kunststoff unter hohem Druck in eine Form eingespritzt wird. Das Formpressen hingegen eignet sich besser für eine Herstellung mittelgroßer Volumina und wird normalerweise mit Gummis und Silikonen verwendet.

Der Spritzguss eigenet sich besser für die Herstellung komplexer Bauteile, während das Formpressen besser für einfache Geometrien und große Platten geeignet ist. Der Spritzguss ist stark automatisiert und erfordert keine konstante menschliche Beaufsichtigung, während das Formpressen oft menschliche Eingriffe erfordert, um zum Beispiel eine Charge zu laden, oder das fertige Produkt zu entfernen. Der Werkzeugbau wiederum ist für das Formpressen günstiger.

Definition des Spritzgusses im Vergleich zum Formpressen

Der Spritzguss funktioniert indem ein geschmolzener Thermoplast in den Hohlraum einer Gussform eingespritzt wird. Während des Kunststoffeinspritzvorgangs werden die Kunststoffpellet im Inneren eines Fasses geschmolzen. Das Fass enthält eine Schraube/Schnecke deren Durchmesser sich entlang seiner Länge vergrößert. Durch die Drehung der Schraube wird der Kunststoff in ein zunehmend kleineres Volumen gepresst. Diese Kompression ist der primäre Mechanismus, der für das Schmelzen des Kunststoffes verantwortlich ist. Das Fass ist aber auch beheizt, um es zusätzlich mit Wärme zu versorgen. Sobald genug Kunststoff für eine Füllung der Form geschmolzen wurde, zieht sich die Schraube zurück und wird nach vorn geschoben, um die Kunststoffharze mit hohem Druck in die Form einzupressen.

Die Formen bestehen aus mindestens zwei Komponenten und werden mit Hydraulikstempeln zusammengehalten, damit der unter Hochdruck eingespritzte Kunststoff an der Trennlinie nicht aus der Form austritt. Die Form verfügt über Kühlkanäle, die das Teil ausreichend abkühlen, damit es aus der Form, ohne Schaden zu nehmen, ausgeworfen werden kann. Der Spritzguss kann Produktionsvolumina erreichen, deren Höhe von keinem anderen Kunststoffverarbeitungsverfahren erreicht werden kann. Das Formpressen hingegen eignet sich eher für die Produktion mittelgroßer Volumina.

Animation des Spritzgußprozesses

Die Vorteile des Spritzgussprozesses im Vergleich zum Formpressen

Nachfolgend sind einige Vorteile und Nachteile im Vergleich zum Formpressen aufgelistet:

  • Der Spritzguss ist ein Verfahren für Großserien, die mit jeder Maschine Millionen von Teilen pro Jahr fertigen können.
  • Aufgrund der starken Automatisierung und der hohen Produktionsgeschwindigkeit sind Spritzgussteile günstiger als formgepresste Teile.

Nachteile des Spritzgusses im Vergleich zum Formpressen

Nachfolgend finden Sie einige Nachteile des Spritzgussverfahrens im Vergleich zum Formpressen:

  • Der Spritzguss erfordert sehr hohe Einspritzdrücke für den Kunststoff. Die Form muss daher so gebaut werden, dass sie diesen Drücken widerstehen kann. Dies erhöht die Kosten des Werkzeugbaus.
  • Spritzguss ist nicht dafür geeignet, um große dünne Teile wie Paneele oder Verkleidungen herzustellen.
Spritzgusseinrichtung

Definition des Formpressens und der Vergleich zum Spritzguss

Der Prozess des Formpressens wird oft genutzt, um Teile aus biegsamen Materialien zu fertigen. Dieses formgebende Verfahren nutzt in der Regel eine zweigeteilte Form, bei der ein Teil an der Basis des Formpresswerkzeugs befestigt ist, während die obere Hälfte frei auf und ab bewegt werden kann. Die Formen sind in der Regel beheizt, um den Aushärteprozess des Endprodukts zu beschleunigen, während das Material der Charge vor dem Pressen erhitzt wird. Eine genau abgewogene Charge wird erhitzt, bis sie formbar ist. Sie wird dann in die untere Hälfte der Form platziert.

Die obere Hälfte bewegt sich dann nach unten und zwingt die Charge dazu, sich der gewünschten Form anzupassen. Die beheizte Form bleibt dann geschlossen, während das Material langsam aushärtet. Das dauert normalerweise ein paar Minuten. Sobald es ausgehärtet ist, wird das Teil aus der Form entfernt. Die Nachbearbeitung ist erforderlich, um Grate zu entfernen. Diese Grate (also überschüssiges Material, das an der Trennlinie der Form austritt) sind bei formgepressten Teilen ganz normal.

Das Formpressen zum Beispiel für die Herstellung verstärkter Paneele verwendet. In diesem Prozess werden fasergefüllte Kunststoffplatten in die untere Hälfte der Form gelegt. Danach wird die obere Hälfte aufgepresst und erhitzt, um das Material des Kunststoffs in die Gesamtheit der Form zu pressen, und somit ein Verbundwerkstück zu erzeugen. So werden zum Beispiel große Stoßfänger für Autos gefertigt.

Animation des Formpressprozesses

Vorteile des Formpressens im Vergleich zum Spritzguss

Nachfolgend finden Sie einige Vorteile des Formpressens im Vergleich zum Spritzguss:

  • Das Formpressverfahren kann mit SMC (Sheet Moulding Compound) und BMC (Bulk Moulding Compound) für die Herstellung von Verbundplatten verwendet werden. Diese Platten haben keine faserimprägnierten Endlosmatten, sondern geschnittene Faserstränge, die im Schüttgut oder Material des SMC verteilt sind. Verbundmaterialien können im Spritzguss nicht eingesetzt werden.
  • Formen müssen beim Formpressen nicht den hohen Drücken im Inneren widerstehen, wie es beim Spritzguss der Fall ist. Stattdessen ist der einzige Druck, den Sie erfahren, die komprimierende Kraft von oben. Das bedeutet, dass Formpressformen meist günstiger sind.

Nachteile des Formpressens im Vergleich zum Spritzguss

Nachfolgend finden Sie einige Nachteile des Formpressens im Vergleich zum Spritzguss:

  • Das Formpressen ist ein manueller und somit langsamer Prozess. Selbst falls ein Roboterarm das Einsetzen und Entfernen des Produkts übernimmt, bleibt die Zykluszeit zwischen den Teilen deutlich langsamer als beim Spritzguss, da die Teile vor dem Entfernen ausgehärtet sein müssen.
  • Das Formpressen kann keine Kunststoffteile mit hoher Komplexität erzeugen. Die verwendeten Materialien sind normalerweise sehr viskos und fließen daraus resultierend nicht sehr gut in kleine und komplizierte Elemente einer Form.
Eine Gummipressmaschine

Vergleichstabelle zwischen Spritzguss und Formpressen

Die Eigenschaften des Formpressens und des Spritzgusses werden in der folgenden Tabelle dargestellt:

AttributSpritzgussFormpressen
Produktionsprozess für hohe StückzahlenJaNein
MaterialienDuroplaste, Thermoplaste (einschließlich faser- und metallgefüllte), thermoplastische Elastomere, metallgefüllte Polymere, fasergefüllte ThermoplasteDuroplaste, Thermoplaste, Silikon, unvulkanisierter Kautschuk, BMC, SMC
Hohe WerkzeugkostenJaNein
Kann große, dünnwandige Platten herstellenNeinJa
Nachbearbeitung erforderlichJaJa

Spritzguss eignet sich besser für die Massenproduktion, während das Formpressen besser für biegsame und flexible Materialien geeignet ist. Das Formpressen hat zudem günstigere Werkzeugkosten.

Blaue Flaschendüsen aus dem Spritzguss in hoher Stückzahl
Blaue Flaschendüsen aus dem Spritzguss in hoher Stückzahl

Spritzguss vs. Formpressen: Vergleich der Vorlaufkosten

Im Hinblick auf die Kosten des einzelnen Teils ist der Spritzguss gut dazu geeignet billige und doch komplexe Teile zu fertigen. Dennoch ist dieses Herstellugnsverfahren erst dann wirklich wirtschaftlich wettbewerbsfähig, wenn Serien gefertigt werden, die groß genug sind, um die hohen Kosten des Werkzeugbaus für den Spritzguss auf die hohen Stückzahlen zu verteilen. Bei kleineren Stückzahlen wiederum ist das Formpressen günstiger als der Spritzguss, weil dabei die Kosten für die Formen niedriger sind.

Spritzguss vs. Formpressen: Geschwindigkeitsvergleich

Der Spritzguss ist deutlich schneller als da Formpressen. Die Zykluszeit des Spritzgusses kann bei einigen Sekunden liegen, während die Zykluszeit des Formpressens leicht einige Minuten lang sein kann. Das liegt daran, dass die Teile aus dem Formpressen oft erst, aufgrund des Erhitzungsvorgangs, aushärten müssen, bevor sie aus der Form genommen werden können.

Spritzguss vs. Formpressen: Vergleich des Produktionsvolumens

Der Spritzguss ist ein großvolumiges Herstellungsverfahren, das von keinem anderen Verfahren übertroffen wird. Das Spritzgussverfahren kann zudem vollautomatisiert werden, während das Formpressen oft eine Person vor Ort benötigt, die die Rohmaterialien in die Form legt, das Produkt entfernt und nachbearbeitet.

Spritzguss vs. Formpressen: Vergleich der Materialien

Der Spritzguss kann starre Thermoplase ebenso wie thermoplastische Elastomere verarbeiten . Das Formpressen wird eher für flexible Elastomere wie Gummi und Silikon eingesetzt, kann aber auch starre Verbundwerkstoffteile produzieren, indem dazu SMC und BMC eingesetzt werden.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wurden Spritzguss und Formpressen miteinander verglichen und erklärt, was sie sind und ihre verschiedenen Attribute erläutert.

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