Fertigung von Werkzeugen für Spritzgussteile

Neben unseren Spritzgussmaschinen und dem Fachwissen unserer Mitarbeiter stellen die Werkzeuge die wichtigsten Bausteine für den Spritzguss dar. Ohne die richtigen Werkzeuge kann kein Spritzguss gelingen.

 

 

Unser Maschinenpark
für die Fertigung Ihrer Aufträge

 

Ein stets einsatzbereiter Maschinenpark auf dem neuesten Stand ist unser Kapital. Nur durch ständige Modernisierung können wir unseren Kunden die aktuellsten Standards garantieren. So arbeiten wir heute mit neun modernen Spritzgussmaschinen. Die unterschiedlichen Modelle arbeiten mit einer Schließkraft von 25 bis 100 Tonnen. Damit können diese Maschinen Kunststoffspritzgussteile in einer Bandbreite von 0,01 g bis 250g produzieren. Neben den technischen Thermoplasten verarbeiten wir damit auch alle gängigen Standard Thermoplaste, sowie die thermoplastische Elastomere.

Wir planen und produzieren auch für Ihre Branche.
Senden Sie uns Ihre Anfrage oder rufen Sie einfach an. Wir sind gerne für Sie da.

 

 

Was sind die Werkzeuge beim Spritzguss?

Die Herstellung von Spritzguss-Elementen steht und fällt mit der Qualität der Werkzeuge. Als Werkzeuge werden bei der Spritzgussproduktion jene Formen bezeichnet, in die die Kunststoffmasse eingeführt wird, um in die geplante Größe und Form des Gießlings gepresst zu werden. Man kann sich das wie eine dreidimensionale Schablone vorstellen, die je nach Anspruch an das Endprodukt sehr komplex aufgebaut sein kann. Meist besteht so ein Werkzeug aus der Mutterform, also der Matrize und gegebenenfalls aus einem Kern, der die inneren Hohlräume beim Gießling erzeugt. Nachdem die Kunststoffmasse erstarrt ist, öffnet sich das Werkzeug in zwei Hälften, die Auswerferseite und die Düsenseite. Der Gießling verbleibt dabei zunächst in der Auswerferseite des Werkzeugs und wird dann mit einer Auswurfvorrichtung entweder als fertig ausgestoßen oder maschinell zur Weiterverarbeitung entnommen. Da es in der Spritzgussproduktion meist um größere Stückzahlen geht, muss solch ein Werkzeug natürlich einiges aushalten und wird überwiegend aus Metall gefertigt. Dennoch ist nach einigen tausend Spritzguss-Elementen Schluss und das Werkzeug muss ausgetauscht werden. Meist bestehen die Werkzeuge aus harten Metallen, bei denen eine Nachbearbeitung teuer und aufwendig wäre. Wenn es sich um komplexe Werkzeuge handelt, wird heute in manchen Firmen bereits mit speziellen Beschichtung z.B. aus Wolfram gearbeitet, um die Haltbarkeit der Werkzeuge zu erhöhen.

Der Bau unserer Werkzeuge für den Spritzguss

Die Herstellung eines komplexen Werkzeuges mit manchmal Dutzenden Formteilen ist eine Wissenschaft für sich. Wir von der Stocker Kunststoff GmbH haben uns daher einen ausgewiesenen Experten gesucht, der sich von der Ausbildung seiner Mitarbeiter bis zum nötigen Maschinenpark ganz auf die Produktion von Werkzeugen für den Spritzguss spezialisiert hat. Mit der Heise Formenbau GbR in Grafing bei München verbindet uns eine langjährige Partnerschaft. Für die tägliche Zusammenarbeit ist es von großem Vorteil, dass Grafing und unser Firmengelände in Untersteppach bei Edling nur 20 Kilometer auseinanderliegen. In enger Zusammenarbeit lösen wir die kniffligsten Anforderungen und erfüllen auch ausgefallene Kundenwünsche. Gerade, wenn es um Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeuge geht, sorgen die erfahrenen Fachleute der Heise Formenbau mit modernster 3d-Software und 3D-CAD Konstruktion für herausragende Ergebnisse.

Techniken bei der Fertigung von Werkzeugen

Neben der anspruchsvollen Planung, Darstellung und Konstruktion einer Matrize stellt natürlich auch die tatsächliche Produktion eines solchen Werkzeugs große Anforderungen an die verwendeten Maschinen und die Techniker. Dazu werden bei der Heise Formenbau computergesteuerte Fräs-, Dreh-, und Bohrmaschinen eingesetzt. Speziell bei Kleinstteilen und in der Bearbeitung von Hohlräumen oder strukturierten Oberflächen wird das sogenannte Erodieren eingesetzt. Mit Hilfe von Elektroden werden Funken erzeugt, die extrem genau berechnete Öffnungen oder Aufrauhungen im Material erzeugen. Falls Sie sich für die eingesetzten Techniken und die verwendeten Maschinen interessieren, schauen Sie einfach einmal auf der Website der Heise Formenbau vorbei (www.heise-formenbau.de).

Die Fertigung beim Spritzguss

Wie bei jeder maschinellen Produktion mit langer Tradition und ständiger Weiterentwicklung sind in den letzten 65 Jahren auch bei der Fertigung im Spritzguss eine Menge verschiedener Verfahren und Methoden hinzugekommen. Dabei stellen vor allem die digitalen Messverfahren während des Vorgangs des Spritzgießens selbst einen Quantensprung dar. Die Messverfahren samt der dazugehörigen maschinellen Reaktionen in Bezug auf die Rohstoffzusammensetzung, die Füllmenge und die Einfüllgeschwindigkeit beim Herstellungsprozess erlauben heute eine ganz andere Geschwindigkeit und Genauigkeit.

Die Fertigung im Spritzguss im Prinzip

Dabei ist die Fertigung beim Spritzgießen vom Prinzip her immer noch derselbe Vorgang wie seit jeher. Nach der aufwendigen Herstellung eines zweiteiligen Formwerkzeugs (siehe hier: Link zum vierten Punkt) wird diese zweiteilige Hohlform mit dem unteren Teil (der Düsenseite) auf eine Aufspannplatte montiert. Der obere Teil der Hohlform bildet mit der dazugehörigen Aufspannplatte die Auswerferseite. Beide Teile zusammen werden als Schließeinheit bezeichnet. Davor befindet sich in der Spritzgießmaschine die Spritzeinheit. In diesen rotierenden Zylinder wird der Rohstoff also z.B. der thermoplastische Kunststoff durch einen Trichter als Granulat eingefüllt und per Erhitzung plastifiziert also verflüssigt. Wenn die Spritzgießmaschine mit einer passend ausgesuchten Schließkraft soweit vorbereitet ist, kann der gesamte Ablauf beginnen. Das fertig verflüssigte Granulat wird durch einen Schneckenkolben im Plastifizierzylinder nach vorn durch eine Düse gedrückt und landet exakt portioniert in der Schließeinheit. Die beiden Werkzeugteile werden aufeinander gesetzt und der flüssige Kunststoff wird mit hohem Druck in die genau berechnete Form gepresst. Spritzeinheit und Schließeinheit sind unterschiedlich stark temperiert. Während sich die Schließeinheit ein Stück von der Düse der Spritzeinheit entfernt, kühlt sie ab und die fertig geformte Masse des Kunststoffgranulats erstarrt. Nach einigen Sekunden erreicht das neue Spritzgussteil eine ausreichende Stabilität. Die Auswerferseite öffnet sich und wirft das fertige Teil aus oder leitet es ggf. zum nächsten Teilprozess weiter.

Ansprüche bei der Fertigung im Spritzguss

Das klingt zunächst einmal recht simpel und entspricht in seinem Ablauf tatsächlich den frühen Methoden der 50er Jahre. Wie gesagt, hat sich seither in der Technik viel Neues ergeben. Das hängt vor allem auch mit den gewachsenen Ansprüchen an die Spritzgussteile zusammen. Diese Ansprüche beziehen sich besonders auf

 

  • die Größe und das Gewicht bis hin zum zehntel Gramm Bereich
  • die Komplexität der Formgebung
  • die verlangten Eigenschaften der Spritzgussteile z.B. in Bezug auf Stabilität, Temperaturbeständigkeit und Langlebigkeit
  • die kombinierten Eigenschaften von Spritzgussteilen mit gänzlich unterschiedlichen Komponenten

 

Wie unten genauer ausgeführt wird, entstehen die größten Kosten bei der Spritzguss-Produktion durch die Berechnung und Herstellung der Werkzeuge, die Auswahl des geeigneten Materials, bei der Vorbereitung und Justierung der Maschinen und zuletzt bei der erforderlichen Qualitätsprüfung. Weitere Problemfelder ergeben sich schon lange vor dem eigentlich Spritzgussvorgang. Das betrifft einerseits die geplante Größe der Stückzahlen im Verhältnis zum Aufwand der Werkzeugherstellung und Ausrüstung der Maschinen, die häufig unterschätzt werden. Komplizierter wird es, wenn sich bei der Konstruktion der Spritzgussteile im 3D-CAD oder auch der Prototypenfertigung im 3D Druck Fehler einschleichen. Die Eigenschaften von Bauteilen eines 3D-Druckers können sich teils erheblich von denen aus einer Spritzgießmaschine unterscheiden. Falsch berechnete Wandstärken, Materialzusammensetzungen oder unerwartete Belastungsreaktionen können sich zu massiven Kostenträgern entwickeln. Solche Probleme können nur umgangen werden, wenn der Produzent, also in diesem Fall die Stocker Kunststoff GmbH schon zu einem frühen Zeitpunkt ins Boot geholt wird. Auf diese Weise lassen sich häufig Fehler vermeiden, die ansonsten spätere Nachbesserungen und teure Konstruktionsfehler bei der Werkzeugherstellung verursachen können.