Was sind die 5 Arten von Kunststoffformverfahren?

Das Formen von Kunststoffen bildet die Grundlage der modernen Fertigung und verwandelt Rohpolymere in die komplizierten Formen und Strukturen, die das heutige Leben definieren – vom Armaturenbrett Ihres Autos bis zur Wasserflasche in Ihrer Hand. Für Ingenieure, Designer und Hersteller ist das Verständnis der wichtigsten Formtechniken von entscheidender Bedeutung, um eine optimale Designleistung zu erzielen, die Kosten zu kontrollieren und geeignete Materialien auszuwählen.

Während die Industrie viele spezialisierte und hybride Methoden einsetzt, sind die meisten weltweit hergestellten Produkte auf fünf Hauptkunststoffformverfahren zurückzuführen: Spritzgießen, Blasformen, Extrusionsformen, Formpressen und Rotationsformen (Rotationsformen).
Jeder Prozess basiert auf einer eigenen Kombination aus Wärme-, Druck- und Eindämmungsprinzipien und produziert Teile, die auf unterschiedliche Geometrien, Materialien und Produktionsmaßstäbe zugeschnitten sind.

1. Spritzguss: Der König der Großserienpräzision

Spritzguss ist das gebräuchlichste und vielseitigste Verfahren in der Kunststoffherstellung. Es ist ideal für die Herstellung von massiven Bauteilen mit detaillierter Geometrie, engen Toleranzen und glatten Oberflächen.

Wie der Prozess funktioniert

1. Vorbereitung: Kunststoffpellets werden aus einem Trichter in ein beheiztes Fass gefüllt.

2. Schmelzen und Mischen: Eine hin- und hergehende Schnecke schmilzt den Kunststoff, mischt ihn und drückt ihn in Richtung der Düse.

3. Einspritzen: Der geschmolzene Kunststoff wird unter hohem Druck in einen geschlossenen, gekühlten Formhohlraum eingespritzt.

4. Abkühlung und Erstarrung: Der Kunststoff kühlt in der Form schnell ab.

5. Auswurf: Nach dem Erstarren öffnet sich die Form und Auswerferstifte drücken das fertige Teil heraus.

Hauptmerkmale und Anwendungen

Besonderheit	Einzelheiten
Geometrie	Hochkomplexe, vielseitige, solide Teile.
Volumen	Extrem hoch (Millionen Teile).
Kosten	Hohe Werkzeuginvestitionen, aber niedrige Stückkosten.
Zykluszeit	Sehr kurz – Sekunden bis Minuten.
Anwendungen	Automobilteile (Armaturenbretter, Stoßstangen), Elektronikgehäuse, medizinische Spritzen, Spielzeug, Flaschenverschlüsse, Besteck.

Spritzguss bietet unübertroffene Maßhaltigkeit und ist die erste Wahl für Teile, die umspritzt oder umspritzt werden müssen.

2. Blasformen: Die Hohlform beherrschen

Beim Blasformen werden hohle Kunststoffgegenstände mit dünnen, gleichmäßigen Wänden hergestellt. Dieser Prozess ist die Grundlage für die Herstellung der meisten Flaschen, Behälter und Tanks. Wie der Name schon sagt, wird dabei Druckluft in einen erhitzten Kunststoffvorformling geblasen und dieser gegen die Formwände aufgeblasen.

Wie der Prozess funktioniert

Es gibt zwei Hauptvarianten:

• Extrusionsblasformen: Ein geschmolzener Kunststoffschlauch (Vorformling) wird vertikal extrudiert. Die Form schließt sich darum und drückt ein Ende zusammen. Anschließend wird Druckluft eingeblasen, wodurch der Vorformling in die Form der Form expandiert wird.

• Spritzblasen (IBM) und Streckblasen (ISBM): Ein Vorformling (ähnlich einem Reagenzglas) wird zunächst spritzgegossen, erneut erhitzt, gestreckt (im ISBM) und dann aufgeblasen. Diese Methode wird häufig für PET-Flaschen verwendet, die Klarheit und Festigkeit erfordern, wie z. B. Wasser- und Limonadenflaschen.

Hauptmerkmale und Anwendungen

Besonderheit	Einzelheiten
Geometrie	Hohle, nahtlose Formen (Flaschen, Fässer, Tanks).
Volumen	Hoch, insbesondere für Verbraucherverpackungen.
Kosten	Moderate Werkzeugausstattung und niedrige Stückkosten.
Zykluszeit	Sehr schnell – ideal für Hochgeschwindigkeitsproduktionslinien.
Anwendungen	Wasserflaschen, Reinigungsmittelbehälter, Kraftstofftanks, Sitzschalen und Kunststofffässer.

Blasformen ist äußerst materialeffizient und unerlässlich für die Herstellung stabiler, leichter Behälter aus Materialien wie PET.

3. Extrusionsformen: Der kontinuierliche Profilersteller

Im Gegensatz zu anderen Verfahren zur Herstellung einzelner Artikel entstehen beim Extrusionsformen kontinuierliche Produkte mit einem festen Querschnitt – ähnlich dem Auspressen von Zahnpasta durch eine geformte Düse. Es ist die wirtschaftlichste Art, lange, gleichmäßige Kunststoffprofile herzustellen.

Wie der Prozess funktioniert

1. Zuführen und Schmelzen: Kunststoffpellets werden in ein beheiztes Fass mit einer rotierenden Schnecke gefüllt.

2. Kontinuierlicher Fluss: Die Schnecke schmilzt das Material und drückt es durch eine Matrize , die den geschmolzenen Kunststoff formt.

3. Formen und Kühlen: Die extrudierte Form verlässt die Düse, wird abgekühlt (häufig in einem Wasserbad) und verfestigt sich.

4. Schneiden: Die durchgehende Länge wird auf die benötigten Größen zugeschnitten.

Hauptmerkmale und Anwendungen

Besonderheit	Einzelheiten
Geometrie	Durchgehende, gleichmäßige Profile (Stäbe, Rohre, Bleche).
Volumen	Außergewöhnlich hoch für Produkte mit langer Länge.
Kosten	Geringe Werkzeugkosten aufgrund des einfachen Matrizendesigns.
Zykluszeit	Kontinuierlicher Betrieb gemessen in Metern/Minute.
Anwendungen	PVC-Rohre, Fensterrahmen, Kunststofffolien, Zäune, Dichtungen und Drahtisolierungen.

Extrusionsformen ist das Verfahren der Wahl für Endlosprodukte und dient oft als Vorstufe für andere Formungsarten, wie zum Beispiel Blasformvorformlinge.

4. Formpressen: Der Spezialist für Duroplaste und Großteile

Das Formpressen ist eine der frühesten und einfachsten Kunststoffformmethoden und wird häufig für duroplastische Kunststoffe und große, langlebige Komponenten eingesetzt. Es basiert auf Hitze und Druck, um vordosiertes Material direkt im Formhohlraum zu formen.

Wie der Prozess funktioniert

1. Platzierung der Charge: Eine bestimmte Menge vorgewärmten Materials (Charge genannt) wird in die offene, beheizte Form positioniert.

2. Kompression: Die obere Formhälfte schließt sich und übt hohen Druck aus, um das Material in die Kavität zu zwingen.

3. Aushärtung: Bei duroplastischen Materialien löst Wärme eine chemische Reaktion aus, die den Kunststoff dauerhaft aushärtet.

4. Auswurf: Sobald das Teil ausgehärtet ist, wird es entfernt. Die Form bleibt für den nächsten Zyklus heiß.

Hauptmerkmale und Anwendungen

Besonderheit	Einzelheiten
Geometrie	Große, dicke, komplexe Formen mit mäßiger Präzision.
Volumen	Mäßig bis hoch.
Kosten	Moderate Werkzeugkosten und geringer Wartungsaufwand.
Zykluszeit	Aufgrund der Aushärtezeit langsamer als andere Methoden.
Anwendungen	Automobilpaneele (SMC/BMC-Verbundwerkstoffe), Essgeschirr (Melamin), Helme, elektrische Komponenten, große Industrieteile.

Das Formpressen eignet sich ideal für duroplastische und faserverstärkte Verbundwerkstoffe und bewahrt die Integrität und Festigkeit der Fasern während des gesamten Aushärtungsprozesses.

5. Rotationsformen (Rotomoulding): Der Seamless Tank Master

Rotationsformen oder Rotationsformen eignet sich perfekt für die Herstellung großer, hohler und nahtloser Artikel mit gleichmäßiger Wandstärke. Im Gegensatz zu Hochdrucktechniken beruht es eher auf der Schwerkraft und der langsamen biaxialen Rotation als auf der Kraft.

Wie der Prozess funktioniert

1. Beladung: Eine abgemessene Menge Kunststoffpulver wird in eine geteilte, kalte Form gegeben.

2. Heizung und Rotation: Die Form wird versiegelt und erhitzt, während sie sich um zwei senkrechte Achsen dreht.

3. Schmelzen und Beschichten: Das Harz schmilzt und bedeckt die Innenfläche der Form gleichmäßig.

4. Kühlung: Die Form wird immer noch rotierend abgekühlt, bis der Kunststoff erstarrt.

5. Entformen: Das fertige Teil wird nach dem Abkühlen entnommen.

Hauptmerkmale und Anwendungen

Besonderheit	Einzelheiten
Geometrie	Große, hohle, nahtlose Teile mit gleichmäßigen Wänden.
Volumen	Niedrig bis mäßig.
Kosten	Niedrigste Werkzeugkosten – Formen sind leicht und einfach.
Zykluszeit	Lang (30 Minuten bis mehrere Stunden).
Anwendungen	Wassertanks, Kajaks, Spielgeräte, Pflanzgefäße für den Außenbereich und Leitkegel.

Strategische Auswahl: Auswahl des richtigen Formverfahrens

Die Auswahl des geeigneten Kunststoffformverfahrens hängt von mehreren Kernfaktoren ab:

1. Teilegeometrie: Massiv und komplex (Einspritzung), hohl (Blasen/Rotation) oder kontinuierlich (Extrusion)?

2. Produktionsvolumen: Millionen Einheiten (Injektion/Extrusion/Blasen) oder kleinere Chargen (Rotation/Kompression)?

3. Materialtyp: Thermoplaste (Spritzguss/Blasen/Extrusion) oder Duroplaste (Kompression)?

4. Größe und Wandstärke: Dünnwandig (Blow) oder dicke, große, gleichmäßige Wände (Rotation)?

Durch die Beherrschung dieser fünf Formtechniken – Spritzgießen, Blasen, Extrudieren, Komprimieren und Rotationsformen – können Hersteller praktisch alle Anforderungen an die Kunststoffproduktion erfüllen, von medizinischen Präzisionsgeräten bis hin zu riesigen Industrietanks.

Für einen klaren visuellen Überblick über diese Prozesse schauen Sie sich dieses Video auf YouTube an: „Arten des Kunststoffformens erklärt“