Wasserinnendruck-Spritzgießen

Innendruck-Spritzgießen ist ein spezialisiertes Spritzgussverfahren zur Herstellung hohler Werkstücke. Das Innendruck-Spritzgießen ist dabei eine moderne, wirtschaftliche Alternative zum normalen Spritzgussverfahren.

Verfahren

Der Unterschied zum normalen Spritzgießen besteht in einem speziellen Arbeitsschritt gegen Ende der Werkzeugfüllphase bzw. nach einer definierter Teilfüllung der Gussform. Im verfahrensspezifischen Arbeitsschritt wird ein vorübergehender Füllstoff (Wasser oder inertes Gas (in der Regel Stickstoff)) so in eine teilgefüllte Form injiziert das es als inneres Formstück (Matrize) wirkt. Durch die Verdrängung der Schmelze aus der Mitte wächst zum einen ein Hohlraum und zum anderen wird die Schmelze an bzw. in die äußere Gussform gedrückt.^[1]

Verwendung

Die gezielte Hohlraumbildung, die bereits bei der Formteilkonstruktion berücksichtigt werden muss, ermöglicht bei vergleichbarer Steifigkeit der Formteile erhebliche Materialeinsparungen und ergibt dadurch wirtschaftlichere und zugleich leistungsfähigere (Gewichtseinsparung) Designvariationen gegenüber dem normalen Spritzgießen. Zusätzlich ergeben sich kürzere Zykluszeiten durch die schnellere Abkühlung durch die Wasser-/Gasinjektion und gute Oberflächenqualitäten durch die Druckformung von innen.

Die Verwendungsmöglichkeiten des Verfahrens erstrecken sich nicht nur auf herkömmliche thermoplastische Werkstoffe. Das Verfahren ist für nahezu alle Formmassen mit Quellflussverhalten anwendbar. Dies trifft auf die meisten Thermoplaste, eine große Anzahl Duroplaste und auch viele Elastomere zu.

Besonders geeignete Formteile zur Anwendung des Innendruck-Spritzgießens sind stabförmige Teile, wie zum Beispiel ein Handgriff. Diese Teile zeichnen sich durch sehr große Wandstärken aus. Man ist so in der Lage, Kunststoffteile mit sehr großen Wandstärken ohne Einfallstellen in einem Arbeitsgang herzustellen. Damit sind Materialersparnisse bis ca. 50 % möglich. Es können sich dabei auch deutlich kürzere Zykluszeiten durch kürzere Kühlzeiten aufgrund der geringeren Wandstärken ergeben. Zweiteilige Produkte, die bisher nach dem Spritzvorgang zusammengeklebt oder verschweißt wurden, sind in einem Arbeitsgang herstellbar.^[2]

Weitere Vorteile:

• Gewichtsreduzierung bei nahezu gleicher mechanischer Steifigkeit
• Reduzierung der Schließkraft (nicht unbedingt)
• Realisierung von langen Fließwegen
• Bessere Oberfläche im Vergleich zu geschäumten Teilen
• Zum Teil einfachere Werkzeugkonstruktionen

Nachteile:

• Zusätzliche Kosten
• Empirische Ermittlung der Einstellparameter
• Loch am Injektionspunkt
• Festigkeit / Dichtigkeit beim Versiegeln oft ungenügend

Verfahrensvarianten

Gasinnendruck-Spritzgießen

Beim Gasinnendruck-Spritzgießen (kurz GID) verdrängt das Gas die Schmelze, übernimmt mit Drücken bis maximal 300 bar die Restfüllung. Das Injizieren kann durch die Maschinendüse und damit durch das Angusssystem oder durch eine separate Injektionsnadel direkt in das Formteil in der Kavität erfolgen. Eine weitere Variante ist die vollständige Füllung der Kavität mit Schmelze und anschließendem Ausblasen von Schmelze in eine Nebenkavität oder das Zurückblasen in den Schneckenzylinder.^[3][4]

Wasserinnendruck-Spritzgießen

Die Wasserinnendruck-Spritzgießen, auch Wasserinjektionstechnik oder kurz WIT genannt, ist prinzipiell gleich dem Gasinnendruck-Spritzgießen mit dem Unterschied, dass statt Gas Wasser über einen sog. Injektor in ein Spritzgussbauteil eingeleitet wird. Obwohl die Idee nicht neu ist, scheiterte die technische Umsetzung bislang an den anlagen- und betriebstechnischen Schwierigkeiten, die mit dem Medium Wasser verbunden sind (Dichtigkeit, Korrosion). Forschungsvorhaben am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen zeigten jedoch Wege für die praxisnahe Realisierung des Verfahren auf, so dass inzwischen erste Serienanwendungen umgesetzt werden konnten.

Vorteile die sich durch die Verwendung von Wasser ergeben sind die deutliche Reduzierung der Zykluszeit (größere Wärmekapazität des Wassers im Vergleich zu Stickstoff bei der GIT) und eine Verbesserung der Oberflächenstruktur, was insbesondere für Medienleitungen interessant ist.^[5]

Einzelnachweise

1. ↑ Innendruckspritzgießen
2. ↑ Industriegase als Helfer beim Spritzgießen
3. ↑ [http://ifk.ovkunden.de/de/technologie_highlights_kunststoff_1,3,kurze_einfuehrung_in_die_spitzgiessverfahren__tech-article.htm Kurze Einführung in die Spitzgießverfahren]
4. ↑ Neue Technologie – Gasinnendruck-Spritzgießen
5. ↑ Maximator Glossar Wasserinnendruck