Spritzgießen mit POM
Spritzgießen ist eine Technik, mit der man aus den verschiedensten Kunststoffen preiswert und exakt eine inzwischen unendliche Zahl an Gebrauchsgütern herstellt. Das Material wird dabei in speziellen Spritzgießmaschinen direkt in eine Hohlform, das sogenannte Werkzeug gespritzt und anschließend gehärtet. Es ist also eine sehr effiziente und zuverlässige Verarbeitungstechnik, die in vielen Branchen Anwendung findet. Die Automobilindustrie nutzt Spritzguss als Teil der Karosserieherstellung und für viele Werkstücke im Inneren des Autos.
Maschinenbauer verwenden diese Technologie für die Herstellung von Komponenten für Maschinen jeglicher Art. In der Medizintechnik wird Spritzgießen beispielsweise angewendet, um Prothesen herzustellen oder Implantate zu fertigen. Auch in der Elektronikindustrie kommt es häufig zum Einsatz – hier dient es vor allem dazu, Gehäuse und deren Elemente herzustellen sowie elektronische Bauteile zu modellieren und zu produzieren. Ohne den Spritzguss wäre der Preis für Ihren Staubsauger, Ihren Fernseher und natürlich erst recht für Ihre Steckdosen sehr viel höher.
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Die Hauptbestandteile einer Spritzgussmaschine
- Das Zufuhrsystem für Roh- und Zusatzstoffe, die sogenannte Schnecke und Einspritzdüse
- Die Formkammer, in der die flüssigen Kunststoffe in einen Formhohlraum, also das o.a. Werkzeug fließen
- Die integrierte Heizeinheit, die das System bzw. seine Bestandteile auf bis zu 350 Grad Celsius erhitzen kann
- Das Drucksystem, mit dem hydraulisch oder elektrisch bis zu hunderte Tonnen Anpressdruck erzeugt werden kann
- Die Kühleinheit, die die Formteile abkühlt, nachdem sie aus der Form ausgestoßen worden sind
- Der Auswerfer-Mechanismus, der die fertigen Teile nach dem Abkühlen aus den Formen ausstößt
Unter den vielen Kunststoffen für das Spritzgießen erfreut sich das Polyoxymethylen (POM) besonderer Beliebtheit. Das Spritzgießen mit POM bietet eine ganze Reihe von Vorteilen.
Vorteile von Spritzgießen mit Polyoxymethylen
- Hohe Festigkeit der Bauteile
- Langlebigkeit bei vielen Anwendungen
- Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischen und anderen Einflüssen
- Korrosionsbeständigkeit bzw. Beständigkeit gegen das Verspröden
Im Einzelnen lassen sich diese Vorteile wie folgt ausführen
Neben seinem günstigen Preis bietet Spritzgießen mit Polyoxymethylen viele Eigenschaften, die es zu einer beliebten Methode in der Kunststoffindustrie machen:
- Geringe Schrumpfung
POM hat eine geringe Schrumpfung bei der Bearbeitung, was bedeutet, dass die endgültigen Kunststoffteile sehr genau und präzise sind. Dies ist besonders wichtig in Anwendungen, bei denen eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, wie zum Beispiel in der Medizin- oder Luftfahrtindustrie. - Gute Verschleißfestigkeit
POM hat eine gute Verschleißfestigkeit und ist in der Lage, hohen Belastungen standzuhalten. Dies macht es zu einem idealen Material für Anwendungen, bei denen Verschleiß eine wichtige Rolle spielt. So sorgen Werkstücke aus diesem Material in der Autoindustrie für längere Wartungsintervalle. - Gute Temperaturbeständigkeit
Polyoxymethylen ist sehr stabil bei hohen Temperaturen und kann auch bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden. Dies macht es ideal für Anwendungen in Umgebungen mit extremen Temperaturen, also vor allem Maschinen. - Chemikalienbeständigkeit
POM ist beständig gegen viele Chemikalien und wird daher oft in Anwendungen eingesetzt, bei denen es mit aggressiven Chemikalien in Berührung kommen kann, wie zum Beispiel in der Chemie- oder Lebensmittelindustrie.
Die Verwendung von Polyoxymethylen in der Industrie
Spritzgegossenes POM findet in vielen Branchen Anwendung, darunter:
- Automobilindustrie
Spritzgegossenes POM wird in der Automobilindustrie für die Produktion von Armaturenbrettern, Türverkleidungen, Schaltern, Lenkrädern und vielen anderen Teilen verwendet. - Medizinische Industrie
Das Polyoxymethylen wird in der medizinischen Industrie für die Produktion von auch sehr diffizilen chirurgischen Instrumenten, Prothesen, Implantaten und vielen anderen medizinischen Geräten eingesetzt. - Elektronikindustrie
In der Elektro- und Elektronikindustrie setzt man POM für die Herstellung von Gehäusen, Schaltern, Steckverbindern, Lautsprecherboxen und vielen anderen Teilen ein. - Luftfahrtindustrie
Bei der Entwicklung vieler Komponenten für Flugzeuge kann auf das POM wegen seiner vielen guten Eigenschaften kaum verzichtet werden. - Bauindustrie
Selbst in der Bauindustrie eignet sich POM für die Fertigung von Fenster- und Türbeschlägen, Rohren, Armaturen und vielen anderen Teilen, was die Belastbarkeit und Beständigkeit von POM unterstreicht.
Herstellung und Verarbeitung von Polyoxymethylen (POM)
POM ist ein thermoplastisches Polymer, das durch Spritzgießen, Extrusion, Blasformen und andere Verfahren verarbeitet werden kann. Dies geschieht bei hohen Temperaturen in einer inneren Atmosphäre unter sehr hohem Druck. Die Herstellung von Polyoxymethylen erfordert wie bei allen Kunststoffen eine spezielle Ausrüstung und großes Know-how. Der Prozess beginnt mit der Polymerisation von POM, bei der Monomere zu Polymerketten reagieren. Der Prozess ist beendet, wenn der bereitgestellte Auslöser erschöpft ist oder entzogen wird. Nach seiner Fertigstellung wird das POM so fein geschreddert, dass es als Granulat an den Spritzguss ausgeliefert werden kann.
Als thermoplastischer Kunststoff kann POM wie andere Thermoplaste verarbeitet werden. Der größte Vorteil beim Arbeiten mit Thermoplasten ist die Wiederholbarkeit des Vorgangs. Die Molekularstruktur von POM wird in zusammenhängende Fasern umgewandelt, die bei der Extrusion oder beim Spritzgießen in einem Ofen erhitzt werden, um danach die endgültige Form zu erhalten. POM erfordert aufgrund seiner hohen Viskosität und geringen Fließfähigkeit spezielle Anlagen und Werkzeuge.
Mögliche Probleme beim Spritzgießen mit POM
Wie generell beim Spritzgießen sollte die Umgebung so ausgestattet sein, dass eine Kontamination verhindert wird. POM ist wie gesagt ein Polymer mit hoher chemischer Beständigkeit, d.h., dass es viele Chemikalien verträgt. Es kann aber nicht mit allen Stoffen kombiniert werden. So sollte POM nicht mit Acetylen oder Ethylengas geschweißt werden, da diese Verbindungen zu einer chemischen Reaktion führen. Mit dieser Reaktion wird die Struktur der Kunststoffe und damit wichtige Eigenschaften wie z.B. die Elastizität verändert.
- “Warping”
POM ist anfällig für Verzug, wenn es nicht richtig abgekühlt oder entlüftet wird. - Überfüllung
Wenn zu viel POM in die Hohlform gespritzt wird, kann dies zu ungleichmäßiger Aushärtung oder Defekten im Endprodukt führen. - Mangelnde Luftdichtigkeit
Wenn Luft in die Hohlform eindringt, können Luftblasen im Endprodukt entstehen. - Kontamination
POM ist sehr anfällig für Kontamination. Wenn er mit Fremdstoffen oder Chemikalien verunreinigt wird, kann dies zu Defekten im Endprodukt führen.
Die Hinweise zur Vermeidung von Problemen beim Spritzgießen mit POM lesen sich zunächst allerdings wie eine generelle Empfehlung für die Arbeit mit dem Spritzguss und müssen eigentlich bei jedem Spritzgieß-Prozess beachtet werden. Die Qualitätskontrollen während des Prozesses sind jedoch eine relativ neue Entwicklung.
- Korrekte Werkzeugtechnik mit hochwertigen Werkstoffen
Die richtige Verwendung von Werkzeugen und Formen ist essentiell für eine hohe Produktqualität. Die richtige Werkzeugtechnik kann Probleme beim Spritzgießen vermeiden oder minimieren. - Qualitätskontrollen während des Prozesses
Qualitätskontrollen sind ein wichtiger Teil der Prozessoptimierung, da sie helfen, die Qualität des Produktes zu erhöhen und damit den Aufwand für Nachbearbeitungen zu senken. Außerdem haben sie den Vorteil, dass die Ergebnisse der Kontrolle direkt an die Herstellung weitergeleitet werden können und somit einen Einfluss auf den Fertigungsprozess haben. Diese Effekte können zum Beispiel bei der Festigkeitsmessung zu einer Anpassung verschiedener Parameter schon während des Prozesses führen. - Alter und Leistungsfähigkeit der Spritzgießmaschine
Je moderner die Spritzgießmaschine ist, desto mehr Möglichkeiten ergeben sich zur Nachjustierungen während des Spritzgießens.
Fazit
Spritzgießen mit POM ist eine vielseitige Technologie, die für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann. Die hohe Festigkeit, Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit machen das Material für viele industrielle Anwendungen unerlässlich. Mit der richtigen Werkzeugtechnik und den richtigen Prozess-Spezifikationen können Unternehmen die Leistung des Spritzgießens mit POM optimieren. Bei der Herstellung von spritzgegossenen Werkstücken und Bauteilen aus Polyoxymethylen können einige Probleme auftreten, die vermieden werden müssen, um ein qualitativ hochwertiges Endprodukt zu erhalten.
Das Spritzgießen mit POM ist eine in der Massenproduktion von Industriebauteilen bevorzugte Technologie, die eine große Vielfalt von Anwendungen und Vorteilen bietet. Es ist damit eine kosteneffektive und effiziente Methode zur Herstellung von Kunststoffteilen, die in vielen Branchen benötigt werden. Durch die kontinuierliche Verbesserung der Technik und der Werkzeuge wird das Verfahren vor allem in den letzten 20 Jahren immer präziser und sicherer.