Für die Massenproduktion einfacher Teile gibt es kaum ein besser geeignetes Fertigungsverfahren als das Spritzgießen , das weltweit am häufigsten eingesetzte Kunststoffverarbeitungsverfahren. Spritzgießen wird für die Herstellung von Produkten aller Art verwendet, von Lebensmittelverpackungen bis hin zu Flugzeugteilen. Seine Schnelligkeit und Kosteneffizienz – insbesondere bei der Serienfertigung – machen es zur ersten Wahl vieler Hersteller.
Das grundlegende Spritzgießverfahren hat jedoch seine Grenzen. Der Bauraum einer Spritzgießmaschine begrenzt die Größe der Formteile, und der Prozess selbst – bei dem geschmolzener Kunststoff in eine Metallform gepresst wird – bringt geometrische Beschränkungen mit sich, die sich durch Verfahren wie 3D-Druck oder sogar CNC-Bearbeitung umgehen ließen.
Darüber hinaus eignet sich das Spritzgießen im Allgemeinen nur für einfache Kunststoffteile, die in großen Mengen hergestellt werden müssen.
Es sei denn, wir verwenden Umspritzen oder Einlegetechnik zur Herstellung komplexer, mehrkomponentiger Formteile. Dieser Artikel erläutert die Funktionsweise des Umspritzens und seine Anwendungsbereiche und gibt Ihnen einen Einblick, ob Sie dieses Verfahren in Ihren Produktionsprozess integrieren könnten.
Was ist Umspritzen?
Wie der Name schon sagt, ist das Umspritzen ein Herstellungsverfahren, bei dem der grundlegende Spritzgießprozess auf ein bereits geformtes Bauteil aufgetragen wird.
Das zweite Formteil, das sogenannte Substrat , wird in eine Metallform eingelegt. Beim Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs in die Form umhüllt das flüssige Material das Substrat oder verbindet sich auf irgendeine Weise damit. Nach dem Abkühlen des geschmolzenen Kunststoffs entsteht ein komplexes Bauteil, das aus zwei Komponenten besteht: dem Substrat und dem darauf aufgespritzten Kunststoff.
Durch das Umspritzen kann ein Hersteller ein Formteil aus mehr als einem Material herstellen, ohne zwei oder mehr separate Komponenten manuell zusammenfügen zu müssen.
Warum Umspritzen?
Das Umspritzen ist in vielen Fertigungssituationen eine ideale Lösung. Bei kostengünstigen, in Serie gefertigten Teilen, die aus zwei (oder mehr) Komponenten aus unterschiedlichen Materialien bestehen, ist das Umspritzen oft schneller und günstiger als die manuelle Montage mehrerer Komponenten.
Und in vielen Fällen ermöglicht das Umspritzen Konstruktionen, die manuell nicht zusammengebaut werden könnten. (Zum Beispiel das Einspritzen eines zweiten Materials in ein teilweise hohles Kunststoffbauteil.)
Umspritzen kann in folgenden Situationen ideal sein:
- Injektionsverfahren Gummi über eine Hartkunststoff Substrat
- Injektionsverfahren Hartkunststoff über eine Hartkunststoff Substrat
- Injektionsverfahren Gummi über eine Aluminium Substrat (Einsatzformteil)
- Injektionsverfahren Hartkunststoff über eine Aluminium Substrat (Einsatzformteil)
Umspritzen vs. Umspritzen
Umspritzen und Einlegetechnik sind sehr ähnliche Verfahren. Bei beiden wird geschmolzener Kunststoff über ein anderes Material eingespritzt, um ein mehrkomponentiges Bauteil aus mehreren Materialien herzustellen.
Der Unterschied liegt im Substrat – dem Bauteil, auf das das neue Material aufgebracht wird.
Beim Umspritzen ist das Substrat selbst immer ein Formteil. Der Umspritzprozess besteht daher im Wesentlichen aus zwei aufeinanderfolgenden Spritzgießvorgängen (mit zwei separaten Metallformen). Zuerst wird das Substrat in einer eigenen Form hergestellt; anschließend erfolgt das Umspritzen des zuvor geformten Substrats in einer anderen Form.
Das Einlegeverfahren ist anders. Beim Einlegeverfahren muss das Substrat kein Formteil sein. Es kann beispielsweise ein bearbeitetes Metallbauteil sein, und mithilfe des Formverfahrens kann Kunststoff oder Gummi auf das Metallbauteil aufgebracht werden.
Anwendungsbeispiele für das Umspritzen
Gummi über starrem Kunststoff
Das Hinzufügen von Gummikomponenten zu Kunststoff ist ein gängiges Verfahren in der Konsumgüterproduktion und wird häufig eingesetzt, um Teile mit weichen, griffigen Griffen auszustatten. Zahnbürsten beispielsweise werden oft im Umspritzverfahren hergestellt, wobei ein Gummigriff auf den starren Kunststoffstiel aufgebracht wird.
Starrer Kunststoff über starrem Kunststoff
Die Kombination zweier unterschiedlicher Hartkunststoffe eignet sich zur Herstellung mehrfarbiger Teile oder Teile mit teilweise durchscheinenden Abschnitten. Kinderspielzeug , das aus zwei oder mehr farbigen Kunststoffteilen besteht, wird häufig im Umspritzverfahren hergestellt.
Gummi über Metall
Das Einlegeverfahren eignet sich ideal, um ein Gummielement in ein vorgeformtes Metallteil einzubringen. Dies kann nützlich sein, um dem Metallteil einen besseren Halt zu geben oder es mit einer wasserdichten Dichtung zu versehen. Gummi kann auch als Stoßdämpfer dienen.
Starrer Kunststoff über Metall
Das Einlegeverfahren mit Hartkunststoff wird häufig bei der Herstellung von Produkten wie Handwerkzeugen und Sicherheitsrasierern eingesetzt, wobei aus ergonomischen Gründen ein fester Kunststoffgriff um einen Werkzeugkopf oder eine Klinge aus Metall geformt wird.
Materialverträglichkeit und Haftung beim Umspritzen
Ziel des Umspritzens und Einlegeverfahrens ist die Herstellung komplexer Bauteile, deren Komponenten auf irgendeine Weise miteinander verbunden sind. Wenn sich die beiden Materialien leicht voneinander trennen lassen, ist das Umspritzen nicht erfolgreich gewesen.
Es gibt jedoch zwei Hauptmethoden, mit denen das Substrat und das Umspritzmaterial miteinander verbunden werden können.
Eine Möglichkeit ist die chemische Bindung , bei der das Umspritzmaterial mit dem Substratmaterial verschmilzt und daran haftet. Chemische Bindung ist nur möglich, wenn die beiden Materialien chemisch kompatibel sind, wie beispielsweise TPU (Gummi) auf ABS (Hartkunststoff), bietet aber ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit.
Sind Substratmaterial und Umspritzmaterial chemisch nicht kompatibel, können sie dennoch verbunden werden, wenn der Ingenieur eine mechanische Verbindung für das Bauteil vorsieht. Eine solche mechanische Verbindung kann beispielsweise durch eine Hinterschneidung oder eine umgekehrte Verjüngung im Substrat realisiert werden: Sobald das Umspritzmaterial um und unter die Hinterschneidung fließt, wird es fixiert und kann sich nicht mehr vom Substrat lösen.
Tatsächlich sind mechanische Verbindungen ein einzigartiges Konstruktionsmerkmal des Umspritzens und des Einlegeverfahrens. Eine vollständig umschließende, ineinandergreifende Verbindung zwischen den beiden Komponenten ist durch manuelle Montage oft nicht zu erreichen. (Es sei denn, beispielsweise wird eine Gummikomponente um die massive Komponente gedehnt oder in diese hineingepresst.)
Umspritzen mit 3ERP
3ERP verfügt über langjährige Erfahrung im Spritzguss und kann Umspritz- und Einlegeformprojekte aller Formen und Größen realisieren.
