12 Kunststoff-Herstellungsverfahren und wann sie angewendet werden

Die Kunststoffherstellung ist für die meisten Branchen von wesentlicher Bedeutung. Von Lebensmittelverpackungen aus Polystyrol bis hin zu Industriekomponenten aus technischem PEEK – die Kunststoffherstellung leistet einen enormen Beitrag zum Leben, wie wir es kennen. Ohne die Fähigkeit, Kunststoffteile herzustellen, müssten wir radikal neue Produktionssysteme entwickeln.

Die Herstellung von Kunststoff umfasst jedoch viele verschiedene Methoden. Spritzguss, Kunststoffextrusion und FDM-3D-Druck sind allesamt Verfahren zur Kunststoffherstellung, und es gibt noch viele weitere. Diese unterschiedlichen Kunststoff-Herstellungsverfahren eignen sich für unterschiedliche Kunststoffteile, und die Auswahl zwischen ihnen ist nicht immer einfach. Budget, Teiledesign und Material sind nur einige der Faktoren, die bei der Auswahl einer Kunststoffherstellungsmethode eine Rolle spielen.

Dieser Artikel wirft einen Blick auf 12 verschiedene Kunststoffherstellungsverfahren und erklärt ihre grundlegenden Prozesse und Nützlichkeiten. Für jede Kunststoffherstellungsmethode geben wir einige Beispiele dafür, wie sie zur Herstellung von Endverbrauchsteilen verwendet werden können.

1. Spritzguss
Spritzguss ist das am weitesten verbreitete Herstellungsverfahren für Kunststoffe. Sie kann thermoplastische und duroplastische Polymere verarbeiten.

Diese Methode zur Herstellung von schnellem Kunststoff funktioniert, indem Kunststoffpellets erhitzt werden, bis sie schmelzen, und dann der geschmolzene Kunststoff mit einer sich hin- und herbewegenden Schnecke in eine Metallform gedrückt wird. Das geschmolzene Material kühlt ab, verfestigt sich und nimmt die Form des Formhohlraums an. Der feste Teil wird dann aus der Form ausgeworfen.

Spritzguss eignet sich für eine Vielzahl von Materialien und Teilen. Teile sollten dünnwandig und gleichmäßig sein, können aber ansonsten unterschiedliche Formen und Größen annehmen.

Beispiele für Spritzgussteile: Einweg-Essschalen, Auto-Armaturenbretter, LEGO-Steine

2. Blasformen
Das Blasformen ist ein weniger verbreitetes Kunststoffformverfahren als das Spritzgießen. Es gibt drei verschiedene Varianten: Extrusionsblasen, Spritzblasen und Spritzstreckblasen.

Dieser Kunststoffherstellungsprozess arbeitet mit einer Form und einem geschmolzenen thermoplastischen Schlauch, der als Vorformling bezeichnet wird (anstelle von vollständig geschmolzenen Pellets). Die Druckluft tritt in den Vorformling ein, wodurch sich der Kunststoff ausdehnt und mit den inneren Formwänden in Kontakt kommt, wodurch er schließlich die Form des Formhohlraums annimmt.

Das Blasformen eignet sich für hohle Kunststoffteile wie Plastikwasserflaschen, wobei HDPE das gängigste Material ist.

Beispiel für Blasformteile: Flaschen, Fässer, Kraftstofftanks

3. Rotationsformen
Rotationsformen ist ein weiteres Kunststoffformverfahren, bei dem Kunststoffteile mit hohen Temperaturen und niedrigem Druck geformt werden. Es funktioniert durch Drehen einer Form, um das Kunststoffmaterial nach innen zu bewegen.

Während des Rotationsformverfahrens wird pulverförmiger Kunststoff in eine Form gegeben, die erhitzt und um zwei (oder mehr) Achsen gedreht wird. Diese Drehung sorgt dafür, dass der geschmolzene Kunststoff das gesamte Innere der Form bedeckt und die Form der Kavität annimmt.

Zu den Vorteilen des Rotationsformens gehören einfachere Werkzeuge, gleichmäßige Wandstärken und starke Außenecken. Der Prozess kann jedoch langsam sein, da die gesamte Form gekühlt werden muss, bevor das Teil ausgeworfen wird.

Beispiel für rotationsgeformte Teile: Behälter, Lagertanks, Spielzeug

4. Vakuumguss
Vakuumgießen ist ein Kunststoffherstellungsverfahren, das typischerweise für kleine Chargen von farbigen Prototypen verwendet wird. Er verwendet Silikonformen, um Urethan-Kunststoffteile herzustellen.

Bei diesem Kunststoff-Fertigungsprozess gießt der Bediener Urethan-Gießharz in eine Silikonform; Ein Vakuum entfernt dann Lufteinschlüsse und Blasen, was zu einem außergewöhnlich glatten fertigen Teil führt. Die Urethanteile werden dann in einem Ofen gebacken.

Vakuumguss ist ein beliebtes Kunststoffherstellungsverfahren für teiltransparente Teile wie Prototypen von Vitrinen.

Beispiele für Vakuumformteile: Elektronikgehäuse und -abdeckungen, diverse Display-Prototypen

5. Kunststoffbearbeitung
Die Kunststoffbearbeitung ist ein sehr beliebtes Kunststoffherstellungsverfahren. Es umfasst CNC-Fräsen, CNC-Drehen und andere verwandte Prozesse.

Obwohl verschiedene Maschinen auf unterschiedliche Weise arbeiten, beinhaltet die Kunststoffbearbeitung im Allgemeinen das Schneiden von Abschnitten eines Kunststoffteils mit manuellen oder computergesteuerten Schneidwerkzeugen. Die Bearbeitung ist sehr präzise, ​​funktioniert mit einer Reihe von Kunststoffen und ist besser als Gießen, um dickwandige Teile herzustellen.

Die Kunststoffbearbeitung ist auch nützlich, um Details zu Teilen hinzuzufügen, die mit anderen Techniken wie Extrusion hergestellt wurden.

Beispiel für bearbeitete Teile: verschiedene Industrieteile, Vorrichtungen und Vorrichtungen, Fahrzeugbeleuchtung

6. Modellierung von geschmolzenen Ablagerungen
Fused Deposition Modeling (FDM) ist das gängigste 3D-Druckverfahren für die Kunststoffherstellung. Es funktioniert mit gängigen Thermoplasten wie ABS und PLA sowie fortschrittlichen Materialien wie PEEK.

FDM funktioniert durch Erhitzen extrudierter thermoplastischer Filamente und anschließendes Ablegen in präzise Formen aus einer beweglichen Düse (an einem Druckkopf angebracht) gemäß Computeranweisungen. 2D-Scheiben des Teils werden Schicht für Schicht gedruckt, bis das vollständige 3D-Objekt aufgebaut ist.

In kleinen Mengen ist FDM sehr schnell und kostengünstig und kann eine Vielzahl von Formen herstellen, einschließlich solcher mit komplexen Innengeometrien. Es produziert jedoch keine besonders starken Teile.

Beispiel für FDM-Teile: verschiedene Prototypen, Ersatzteile und Reparaturen, industrielle Verbundteile

7. Stereolithographie
Stereolithographie (SLA) ist eine andere Form des Kunststoff-3D-Drucks, die mit Photopolymerharzen anstelle von thermoplastischen Polymeren arbeitet.

Es funktioniert durch selektives Aushärten von Photopolymerharzen mit einer Lichtquelle wie einem Laser. (Digitale Lichtverarbeitung, eine verwandte Technologie, verwendete stattdessen einen Projektor.) Teile werden Schicht für Schicht gedruckt, während sich das Druckbett durch den Harzbehälter bewegt.

SLA produziert zerbrechliche, aber außergewöhnlich glatte Teile, die auch transparent sein können. Es wird häufig für das Prototyping verwendet, findet aber auch Anwendung in der Schmuckzahnheilkunde.

Beispiel für SLA-Teile: Display-Prototypen, Zahnschienen, Schmuckmodelle zum Gießen

8. Selektives Lasersintern
Selektives Lasersintern (SLS) ist ein Kunststoffherstellungsverfahren und eine weitere Form des 3D-Drucks. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Nylonteilen verwendet.

SLS ist ein Pulverbettschmelzverfahren. Es arbeitet mit einem Laser, um 2D-Formen Schicht für Schicht selektiv in Kunststoffpulver zu sintern und so ein vollständiges Kunststoffteil aufzubauen. Es ähnelt im Großen und Ganzen dem additiven Metallherstellungsverfahren Selective Laser Melting (SLM). Ein Vorteil gegenüber anderen Kunststoff-3D-Druckverfahren besteht darin, dass keine Stützstrukturen erforderlich sind.

Mehr als FDM oder SLA gilt SLS als industrielles additives Fertigungsverfahren und ist in der Automobilindustrie beliebt.

Beispiele für SLS-Teile: Werkzeuge, Kfz-Hardware, elektrische Steckverbinder

9. Kunststoffextrusion
Nicht zu verwechseln mit dem Extrusions-3D-Druck, ist die Kunststoffextrusion der Prozess, bei dem Kunststoff durch eine Matrize gedrückt wird, um ein längliches Kunststoffteil mit einem einheitlichen Profil zu erzeugen.

Bei diesem großvolumigen Kunststoffherstellungsprozess wird der Kunststoff in einem Fass erhitzt und dann – mithilfe einer sich hin- und herbewegenden Schnecke – in eine Matrize gepresst, wodurch ihm seine endgültige Form mit einem kontinuierlichen Profil verliehen wird. Die resultierende Kunststoffextrusion härtet beim Abkühlen aus.

Übliche Kunststoff-Extrusionsmaterialien umfassen Polyethylen, Polypropylen, Acetal und Nylon. Das Verfahren hat auch Variationen wie Blasfolienextrusion und Schlauchextrusion.

Beispiel für Strangpressteile: Rohre, Schläuche, Fensterrahmen

10. Kunststoff-Pultrusion
Die Kunststoff-Pultrusion ist eine Variante der Kunststoffextrusion, bei der das Material durch eine Düse gezogen und nicht geschoben wird.

Für faserverstärkte Kunststoffe eignet sich das Kunststoffherstellungsverfahren Pultrusion. Während des Prozesses wird eine Rolle aus faserverstärkten Fasern durch ein Reservoir aus Kunststoffharz gezogen, das die Fasern imprägniert, und dann durch eine beheizte Düse, wodurch das faserverstärkte Harz sein kundenspezifisches Profil erhält.

Mehrere Kunststoffharze sind für die Pultrusion geeignet, einschließlich Polyester, Polyurethan und Epoxid. Glasfasern sind das gebräuchlichste Verstärkungsmaterial.

Beispiel für pultrudierte Teile: Versteifungsstangen, Skistöcke, verschiedene strukturelle Verstärkungsteile

11. Kunststoffschweißen
Schweißen wird hauptsächlich mit Metallen in Verbindung gebracht, aber Kunststoffschweißen ist ein nützliches Kunststoffherstellungsverfahren zum Verbinden thermoplastischer Komponenten, die nicht zum Kleben oder für andere Verbindungsverfahren geeignet sind.

Das Kunststoffschweißverfahren weist eine Vielzahl von Variationen auf, darunter das Heißgasschweißen, das schnelle Punktschweißen und das Kontaktschweißen. Die meisten Variationen umfassen die Vorbereitung der Oberfläche des Kunststoffs, die Anwendung von Hitze und Druck und das anschließende Abkühlen.

Die verschiedenen Verfahren des Kunststoffschweißens können in thermisch, mechanisch oder elektromagnetisch eingeteilt werden.

Beispiel für geschweißte Teile: Gehäuse, Handyteile, medizinische Geräte

12. Thermoformen
Thermoformen ist eine Art der Kunststoffherstellung, die dem Gießen ähnelt, jedoch eine leicht erhitzte Kunststofffolie anstelle von vollständig geschmolzenem Kunststoff verwendet.

Die Technik des Kunststoffherstellungsverfahrens erfordert einen Ofen und eine Form. Während des Prozesses wird die Kunststofffolie erhitzt, bis sie biegsam ist; Es wird dann über eine Form gespannt – normalerweise unter Verwendung eines Vakuums -, bevor es geschnitten und gekühlt wird.

Das Thermoformen ist sehr vielseitig, da es in kleinem Maßstab oder für die Massenproduktion durchgeführt werden kann.

Beispiel für Tiefziehteile: Blister, Plastikbecher, Deckel