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Spritzguss für Kleinserien: Das musst du wissen
Für „geometrisch einfache“ Teile bieten wir von 2D-Spritzguss ein Verfahren an, bei dem die Werkzeugkosten deutlich niedriger sind als beim konventionellen Werkzeugbau. Sofern die Bauteilgeometrie deiner Kunststoffteile auch „geometrisch einfach“ ist, kannst du von dem günstigen 2D-Kasettensystem profitieren.
2D Spritzguss fertigt „geometrisch einfache“ Formteile für Spritzguss-Kleinserien. Und das zu unschlagbar günstigen Preisen. Sende uns deine Anfrage zu deinem Spritzguss Projekt!
Spritzguss - Kleinserienfertigung und Kleinserienproduktion
Bei der Produktion Ihrer Kunststoffteile benötigst du eine vergleichsweise geringe Ausbringungsmenge? Du möchtest Kunststoffteile in Kleinserie herstellen, weisst aber noch nicht, welche Verfahren geeignet sind? Du fragst dich, welche Kosten bei der Spritzguss-Kleinserienfertigung auf dich zukommen und welche Materialien dafür geeignet sind? All diese Fragen und wie du Spritzgussteile in Kleinserien kostengünstig und schnell herstellen kannst, erfährst du in diesem Ratgeber.
Die Idee von 2D-Spritzguss ist es, die Werkzeugkosten für „geometrisch einfache“ Kunststoffteile gering zu halten. Speziell für kleine und mittlere Stückzahlen (500 bis 5.000 Stück/Jahr) sind die Kosten für ein konventionelles Spritzgusswerkzeug oft zu teuer. Mit unserem 2D-Kassettensystem müssen wir kein vollständiges Werkzeug konstruieren und bauen. Stattdessen genügt es, die erforderlichen Formplatten für den Artikels anzufertigen. Das reduziert die Kosten und die Herstellungszeit.
Der idealtypische Ablauf beim Kunststoff-Spritzguss
Bei der Kunststoff-Kleinserienfertigung im Spritzguss-Verfahren werden in der Regel nur 50-200 Teile pro Monat benötigt. Aufgrund der geringen Menge an Teilen und den im Verhältnis dazu recht hohen Kosten für den Werkzeugbau, lehnen viele Hersteller solche Projekte im Vorhinein ab. Aus wirtschaftlicher Sicht ist das eine nachvollziehbare Entscheidung, da dem relativ teuren Werkzeug und den sehr speziellen Formeinsätzen nur eine geringe Anzahl an ausgeworfenen Spritzgussteilen gegenüber steht.
Kunststoffteile in Kleinserie – Welche Verfahren eignen sich?
Um die Kosten für die Herstellung Ihrer Produkte möglichst gering zu halten, spielt das passende Herstellungsverfahren eine entscheidende Rolle. Das gewählte Verfahren ist dabei immer auch von der benötigten Stückzahl abhängig. Rapid Protoyping oder Rapid Tooling gelten als Oberbegriffe für zahlreiche Verfahren zur einfachen und schnellen Fertigung von Fertigteilen in Kleinserie. Das Rapid Tooling-Verfahren eignet sich insbesondere dann, wenn Vorserien im Spritzguss schnell und ohne finanzielles Risiko produziert werden sollen. Im Prototypenbau und für Kunststoffteile in Kleinserie kommt hier vorrangig der Vakuumguss und Stereolithografie (SLA) zur Anwendung.
Beim Vakuumguss wird die Form für die Herstellung der Prototypen nicht aus Stahl oder Aluminium sondern aus Silikon hergestellt. Der Vorteil besteht darin, dass die Fertigung von Kunststoffteilen somit in wenigen Tagen ablaufen kann. Das liegt insbesondere daran, dass die Silikonform deutlich schneller herzustellen ist. Gleichzeitig ist die Form auch deutlich günstiger als vergleichbare Werkzeuge aus Stahl oder Aluminium. Insbesondere der schnelle Verschleiß der Form (durchschnittlich nur 15 bis 50 Abgüsse pro Form möglich) zählen zu den Nachteilen dieses Verfahrens.
Beim Rapid Prototyping Verfahren Stereolithografie wird das Werkstück in einem flüssigen Photopolymer gebadet, in das es nach und nach tiefer abgesenkt wird. Ein Laser bearbeitet dabei während jedem Schritt den Ausgangsstoff solange, bis das Bauteil die gewünschte Form besitzt. Das SLA-Verfahren ist ein 3D-Druck-Verfahren, welches sehr genaue Strukturen und glatte Oberflächen erzeugen kann. Diese Präzision und Fertigungsgenauigkeit ist einer der großen Vorteile dieses 3D-Druck-Verfahren. Zu den Nachteilen zählen mit Sicherheit die hohen Fertigungskosten aber auch der langsame Prozess der Fertigung.
In Einzelfällen kann aber auch eine Fertigung in subtraktiven Verfahren, z.B. CNC-Fräsen, eine mögliche Option sein. Beim Fräsen können auch sehr komplexe Bauteile hergestellt werden, die sonst nur sehr zeitaufwendig oder gar nicht produziert werden könnten. Bevor man sich für eines der Verfahren entscheidet, sollten man immer die Anforderungen an Toleranzen, Komplexität, gewünschte Materialeigenschaften und natürlich Kosten vorab genausten definieren.
Welche Vorteile hat die Herstellung von Prototypen und Kleinserien im Spritzguss-Verfahren?
Aufgrund der vergleichsweise hohen initialen Werkzeugkosten ist Spritzguss nicht gerade das erste Verfahren was einem in den Sinn kommt, wenn es um die Produktion von Prototypen und Kleinserien geht. Gerade der Formenbau bzw. Werkzeugbau nimmt nicht nur viel Zeit in Anspruch, sondern verursacht auch schnell hohe Kosten. Und dennoch ist es in vielen Fällen empfehlenswert bei der Fertigung von Prototypen und Kleinserien auf das Spritzgussverfahren zurückzugreifen. Hier wird mit einer Spritzgussmaschine der Kunststoff zunächst verflüssigt und plastifiziert und in ein Spritzgusswerkzeug eingespritzt. Hierfür muss das Werkzeug, welches zur Fertigung von Kunststoff-Spritzgussteilen benötigt wird natürlich erst einmal gebaut werden. Durch Abkühlung geht das Thermoplast wieder in den festen Zustand über und kann nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs als Fertigteil entnommen werden.
Betrachtet man den genauen Ablauf beim Spritzgießen wird schnell klar, dass der Formenbau einige Zeit in Anspruch nehmen wird und Spritzguss dadurch zu dem langsamsten Verfahren im Bereich Rapid Prototyping gehört. Zudem gehen dem Spritzgussverfahren und seinem idealtypischen Ablauf noch einige Überlegungen voraus, die im Vorfeld geklärt werden sollten: So solltest du etwaige Konstruktionsmängel der Bauteile bereits vor der eigentlichen Fertigung ausschließen. Erst durch eine spritzgussgerechte Konstruktion kannst du nachträgliche Mehraufwände durch Änderungen am Werkzeug ausschließen. Daher solltest du dich bereits im Vorfeld mit einem erfahrenen Produktionspartner über die spritzgussgerechte Artikelgeometrie deines Vorhabens austauschen. So kannst du unnötige Änderungsschleifen und Nachbearbeitungen reduzieren und sparst dadurch Kosten und Zeit.
Allerdings bringt das Spritzgießen auch einige Vorteile mit sich. So gibt es bei keinem anderen Verfahren so eine große Auswahl an möglichen Materialien und Farben. Grundsätzlich können alle Thermoplaste und Elastomere im Spritzgussverfahren verarbeitet werden, sodass zahlreichen Anwendungsgebieten Rechnung getragen werden kann. Aber auch in der Wahl der Bauteilgröße, der Oberflächenbeschaffenheit und der Teilegeometrie bestehen beim Spritzgießen eine Vielzahl an Möglichkeiten. Durch die vollautomatisierte Fertigung wird das Spitzgießen außerdem zum Verfahren der Wahl, wenn höchste Qualität und geringe Toleranzschwellen erwartet werden. Die Herstellung von Kunststoffteilen im Spritzguss sollten daher immer dann in Betracht gezogen werden, wenn du keine Abstriche hinsichtlich Material, Form- und Farbgebung und Präzision machen möchtest.
Unser Fazit zum Thema: Herstellung von Kleinserien im Kunststoffspritzguss
Die initialen Kosten zur Herstellung eines Spritzgusswerkzeuges können oftmals abschrecken. Daher wird die Herstellung im Spritzgussverfahren meist nur dann in Betracht gezogen, wenn mindestens 10.000 Teile pro Jahr benötigt werden. Aber auch bei Prototypen und Kleinstserien kann sich die Fertigung im Spritzguss lohnen. Prototypen aus dem 3D-Drucker können zwar schnell und günstig hergestellt werden, fallen aber zumeist bei Funktionstests durch.
Und so entstand 2D-Spritzguss. Wir begleiten dich bei der Konzeption von neuen Kunststoffspritzgussteilen über die ersten Funktionstests bis hin zur Fertigung von Kleinserien. Unsere Erfahrung aus hunderten erfolgreich umgesetzten Spritzgussprojekten geben wir gerne auch bei der Produktentwicklung in beratender Funktion weiter. Unsere Idee von 2D-Spritzguss ist es, die Werkzeugkosten für „geometrisch einfache“ Kunststoffteile zu reduzieren und mit Hilfe unserem 2D-Kassettensystem kostengünstig und schnell zu fertigen. Dadurch ist auch der Bau von kostengünstigen Prototypenwerkzeugen problemlos möglich.
Letztendlich kommt es uns bei 2D-Spritzguss darauf darauf an, dir einen einfachen, kostengünstigen und effizienten Service für deinen Spritzgussauftrag zu bieten. Wir haben uns auf Kunststoffspritzguss von „geometrisch einfachen“ Teilen fokussiert und haben sowohl Prozesse als auch Leistungen optimiert und standardisiert (z.B. 8 Standard-Kunststoffe, Standard-Toleranzen, Standard-Dokumentation).
„Geometrisch einfache“ Spritzgussteile müssen grundsätzlich die folgenden Eigenschaften besitzen:
- Flache Artikel mit einer Höhe bis 30 mm
- Artikel bis zu einer Größe von ca. 200 mm x 150 mm
- Auf-Zu-Werkzeug = nur eine Entformungsrichtung
- Keine Hinterschneidungen
- Gerade Trennung
- Wandstärke 1,5 mm bis 3,0 mm
- Toleranzen nach DIN 16742 TG6
- Oberfläche: feingefräst
- 8 Standard-Kunststoffe
Wenn die oben genannten Anforderungen an die Artikelkonstruktion vollständig erfüllt sind, dann können die Werkzeugkosten um bis zu 50% günstiger sein als im konventionellen Werkzeugbau. Abweichungen sind bei allen Kriterien möglich, z.b. höhere Maßgenauigkeit, höherwertige Oberfläche, nicht gerader Trennungsverlauf.