Kunststoffe, die in allen Industriezweigen verwendet werden, bieten Anpassungsfähigkeit und Festigkeit für verschiedene Anwendungen, von Karosserieteilen für Fahrzeuge bis hin zu menschlichen Körperteilen. Für jede Anwendung ist ein anderes Herstellungsverfahren erforderlich, mit dem das Teil entsprechend den Spezifikationen geformt werden kann. Sowohl Thermoformung und Spritzgießen, zwei der gängigsten Herstellungsverfahren für Kunststoffteile, haben je nach Anwendung unterschiedliche Vorteile.
Wenn Sie auf der Suche nach einem Fertigungsverfahren sind, das Ihrem Budget und Ihren Produktionsanforderungen entspricht, ist es wichtig, den Unterschied, die Vorteile und den Prozess des Thermoformens zu kennen und zu verstehen, wie er sich von typisches Spritzgießen.
Um Ihnen zu helfen, werden wir alles über dieses Herstellungsverfahren und seine Unterschiede zum Standard-Spritzgießverfahren erläutern. Sollen wir uns also mit den Einzelheiten befassen?
Was ist Thermoformung?
Im Allgemeinen werden beim Thermoformen Gegenstände durch das Pressen heißer thermoplastischer Platten in eine einseitige Form hergestellt. Tiefgezogene Gegenstände können durch Druck auf die Platte oder durch Verdrängen der gesamten Luft aus der Form hergestellt werden. Diese Technik wird als Vakuumformung bezeichnet.
Nachdem ein Teil geformt wurde, wird es nach den Vorgaben des Kunden zugeschnitten und fertiggestellt. Dieses Herstellungsverfahren eignet sich hervorragend für einfache Geometrien und Teile mit großen Toleranzen, wie z. B. Verpackungseinsätze, aber nicht für kleine, komplizierte Teile oder Großserien.
Geschichte des Thermoformens
Das Konzept des Thermoformens geht auf das Jahr 1855 zurück, als die Zellulose erfunden wurde. Einer derjenigen, denen die Entwicklung des Spritzgießens zugeschrieben wird, John HyattEr experimentierte mit der Verwendung von Zellulose als Rohstoff, um einen zäheren Kunststoff herzustellen. Bei seinen Experimenten kombinierte er Nitrocellulose, Kampfer und Alkohol und begann, das Material zu Platten und Stäben zu verarbeiten.
Außerdem gab er die Endfertigung von Produkten wie Spielzeug, Flaschen und anderen Gegenständen häufig an andere Unternehmen ab. Heute wird dieses Verfahren zur Herstellung einer breiten Palette von Produkten eingesetzt, von Spielzeug bis hin zu ganzen Badewannen und Armaturenbrettern für Fahrzeuge. Im Gegensatz zum Spritzgießen sind die Werkzeugkosten beim Thermoformen geringer, und große Teile können bei geringen Stückzahlen schnell hergestellt werden.
Vorteile des Thermoformens
Hohe Anpassungsfähigkeit und einfache Bedienung
Da beim Thermoformen eine einfache einseitige Form aus hochverformbaren Materialien verwendet wird, können Thermoformdesigns schnell und kostengünstig aktualisiert werden. Beim Spritzgießen hingegen sind zwei Formen mit schwereren Materialien erforderlich, die zeitaufwändiger und teurer sind als das Werkzeug.
Produkttextur, Farb- und Designvarianten
Dieses Herstellungsverfahren hat zahlreiche Vorteile für das Produktdesign und die Markenbildung. In thermogeformte Polymere können leuchtende Farben eingebracht werden, was eine lebendige, lang anhaltende Farbgebung im gesamten Material ermöglicht. Außerdem lassen sich thermogeformte Materialien lackieren, SiebdruckDruck, Schablonen und Beschichtungen, die unverwechselbare Designs, Texturen und Oberflächen ermöglichen, um das Aussehen und die Lebensdauer des Produkts zu verbessern.
Reduzierte Werkzeugkosten
Die Werkzeuge für das Thermoformen sind weniger teuer als die für das Spritzgießen. Die Formen werden häufig aus kostengünstigen Aluminium. Im Gegensatz dazu werden Spritzgussformen oft aus dickerem Aluminium, Stahl oder anderen schweren Legierungen hergestellt, um höheren Drücken standzuhalten und eine kontinuierliche Wiederverwendung über längere Fertigungsläufe hinweg zu ermöglichen.
Außerdem wird bei diesem Herstellungsverfahren ein einseitiges Werkzeug anstelle einer doppelseitigen Spritzgussform verwendet. Dies führt dazu, dass fast die Hälfte des Materials, das für Formenbauwodurch die anfänglichen Kosten des Thermoformens gesenkt werden. Allerdings sind die Formen weniger robust und können nicht für die Herstellung von Großserien oder Wiederholungen verwendet werden.
Die Größe des Bauteils hat einen erheblichen Einfluss auf die Kosteneffizienz des Thermoformens im Vergleich zum Spritzgießen. Je größer das Bauteil ist, desto größer ist der Unterschied bei den Werkzeugkosten. Mit zunehmender Größe des Bauteils wird dieses Herstellungsverfahren immer kostengünstiger.
Schnelle Fertigung und Prototyping
Betreffend Produktentwicklung und Prototypentests ist das Thermoformen aufgrund der Schnelligkeit, mit der die Formen hergestellt werden können, viel schneller als das Spritzgießen. Die Herstellung von Spritzgusswerkzeugen dauert länger, da die Formen doppelseitig sind und aus härteren Materialien wie Stahl bestehen. Im Vergleich dazu sind Thermoformwerkzeuge einfacher zu entwerfen, zu bauen und zu ändern, wodurch sie sich hervorragend für Entwicklung und Tests eignen.
Was ist Spritzgießen?
Das Kunststoff-Spritzgießen oder Spritzgießen erfordert ein hohes Maß an fortschrittlichem Design und Technik, um komplexe Werkzeuge oder Formen herzustellen. Geteilte Formen aus rostfreiem Stahl oder Aluminium werden mit geschmolzener Flüssigkeit eingespritzt Polymere bei hohen Temperaturen und unter großem Druck. Die Formen werden dann abgekühlt, um ganze Kunststoffteile herauszulösen.
Die Vorteile:
Das Kunststoffspritzgießen hat verschiedene spezifische Vorteile, darunter:
Detailliertes Tooling für komplizierte Teile
Ein wesentlicher Vorteil des Spritzgießens besteht darin, dass es die Herstellung von hochkomplexen Bauteilen mit einem außergewöhnlichen Detailgrad ermöglicht. Da das Material selbst in die kleinste Form fest gepresst wird präzise HohlräumeDer enorme Druck, der beim Spritzgussverfahren eingesetzt wird, ermöglicht die Herstellung komplizierter Bauteile und ungewöhnlicher Geometrien. Mit Mehrkavitätenwerkzeugen kann das Spritzgießverfahren an die individuellen Bedürfnisse angepasst werden.
Hohe Präzision und Effizienz
Beim Spritzgießen werden langlebige und wiederverwendbare Formen für zahlreiche Auflagen verwendet. Die Kunden können sich darauf verlassen, dass die Form über viele Jahre hinweg präzise und gleichbleibende Ergebnisse für große Produktionsläufe liefert.
Dieser Ansatz ist besonders vorteilhaft für extrem kleine, komplexe und detaillierte Bauteile, deren Herstellung durch Thermoformen oder Schneiden zeitaufwändig oder schwierig ist, fräsenund andere Herstellungsverfahren.
Kosteneinsparungen beim Kunststoff-Spritzgießen
Obwohl das Spritzgießen teurer ist als das Thermoformen, können die Formkonstruktion und der Herstellungsprozess auf verschiedene Weise geändert werden, um die Gesamtproduktionskosten zu minimieren. Die Vereinfachung des Designs kann helfen Kosten senken die mit der Herstellung komplizierter Formen verbunden sind.
Darüber hinaus können Verfahren zur Materialreduzierung, wie z. B. Hinterschneiden und Entkernen, oder der einfache Austausch von Formen für ein ähnliches Produkt eine Möglichkeit sein, die Anforderungen eines neuen Projekts im Rahmen des Budgets zu erfüllen.
Effektiver Materialeinsatz
Das Spritzgießen ist eine sehr effiziente Technik mit extrem niedrigen Ausschussraten. Das Material jeder Komponente wird genau abgemessen, um sicherzustellen, dass die Form gefüllt ist, was zu wenig Überlauf oder Abfall führt. Nach der Entnahme aus der Form kann ein spritzgegossenes Produkt maßstabsgetreu mit wenig zusätzlichen Werkzeugen hergestellt werden.
Kunststoff-Spritzguss eignet sich perfekt für großvolumige Aufträge und Massenproduktion bei Projekten, die Tausende oder sogar Millionen von ein und demselben Teil erfordern.
Der Vergleich: Thermoformen vs. Spritzgießen
Volumenvergleich
Beim Spritzgießen sind wesentlich höhere Produktionsmengen möglich als beim Thermoformen. Das liegt daran, dass Spritzgussformen viele Kavitäten haben können. Manche Formen können über 100 Kavitäten haben. Allerdings wird bei diesem Verfahren in jedem Zyklus nur ein einziger Artikel hergestellt. Daher ist das Spritzgießen für große oder regelmäßige Produktionsaufträge weitaus besser geeignet.
Vergleich der Geschwindigkeit
Sowohl das Spritzgießen als auch das Thermoformen eignen sich hervorragend für die schnelle Herstellung von Teilen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass beim Spritzgießen die Formen manchmal zahlreiche Kavitäten haben können, die durch denselben Vorrat an geschmolzenem Material gespeist werden, was zu einem wesentlich höheren Ausstoß führt. Da die Werkzeuge für dieses Verfahren leicht angepasst werden können, wird die Entwicklung des endgültigen Produktdesigns und der Formen beschleunigt.
Vergleich der Materialien
Beim Spritzgießen und Thermoformen können dieselben Kunststoffmaterialien verwendet werden, z. B. Polyethylen, Polycarbonat und PVC. Da beim Spritzgießen Kunststoffgranulat verwendet wird, während bei diesem Verfahren Kunststoffplatten zum Einsatz kommen, sind die Materialien beim Thermoformen flexibler und verformbarer.
Vergleich der Leitkosten
Die Werkzeugkosten für dieses Verfahren können viel niedriger sein als beim Spritzgießen. Da die Drücke bei diesem Herstellungsverfahren niedriger sind als beim Spritzgießen, bestehen die meisten Werkzeuge bei diesem Verfahren aus Aluminium.
Im Vergleich dazu erfordert das Spritzgießen teure Werkzeugstähle wie P20 oder H13. Aufgrund der Komplexität der geformten Teile kann die Herstellung von Spritzgusswerkzeugen sehr lange dauern und wesentlich arbeitsintensiver sein als die von Thermoformwerkzeugen.
Welche Methode ist die beste?
Beide Techniken können eingesetzt werden, um Kunststoffteile für bestimmte Branchen und Anwendungen. Viele Branchen entscheiden sich jedoch für eine bestimmte Strategie, die auf den besonderen Merkmalen des jeweiligen Projekts beruht. Um herauszufinden, welches Verfahren für Ihre Kunststoffformungsaufgabe geeignet ist, müssen Sie die besonderen Eigenschaften und Anforderungen Ihres Projekts sorgfältig bewerten.
Das Spritzgießen ist die beste Option für Projekte, die größere Produktionsmengen, besonders komplizierte oder präzise Designs, kurze Vorlaufzeiten oder eine automatisierte Programmierung zur Senkung der Herstellungskosten erfordern. Alle diese Anforderungen können durch das Spritzgussverfahren erfüllt werden, das große Mengen hochpräziser Teile schnell und kostengünstig herstellen kann.
Stattdessen eignet sich das Thermoformen für Projekte, die kleinere Fertigungsmengen, niedrigere Werkzeugkosten oder Teile mit Farbe und Struktur erfordern. Dieses fortschrittliche Verfahren bietet kurze Vorlaufzeiten und vielfältige ästhetische Möglichkeiten für größere Teile mit vereinfachten Designs.
Ob es sich um Kunststoffgranulat für das Spritzgießen oder um Kunststoffplatten für das Thermoformen handelt, beide Verfahren gewährleisten hohe Zuverlässigkeit und Qualität. Die einzigartigen Anforderungen der Anwendung bestimmen die beste Alternative für eine einzelne Arbeit.
Für weitere Details und Fragen stehen Ihnen unsere Fachleute bei Prototool gerne zur Verfügung.
