Viele Dinge im Alltag nehmen wir als selbstverständlich hin. Wir fragen uns oft gar nicht, wie zum Beispiel eine Form für ein Produkt aus Kunststoff entstanden ist. In diesem Artikel beschreiben wir ein Verfahren, das für die Herstellung von zahlreichen Produkten verantwortlich ist: Spritzguss!
1.) Das Verfahren
Oft ist zu hören, dass diese oder jene Teile im Spritzgussverfahren hergestellt wurden. Wird ein Fachmann befragt, was das Verfahren ausmacht, ist die Antwort meist nur für Menschen mit einschlägigen Vorkenntnissen verständlich. Dieser Text erklärt den Spritzguss in einfachen Worten. Er geht nicht in die Tiefe des Prozesses, macht dafür aber deutlich, was Spritzgiessen ausmacht.
Spritzguss Granulat als Basis
Spritzguss, oft auch Spritzgiessen oder Spritzgussverfahren genannt, ist ein Verfahren, um Werkstücke in eine vorgegebene Form zu bringen. Ähnlich wie im Altertum flüssiges Metall zum Beispiel in eine Glockenform gegossen wurde, wird beim Spritzguss meist flüssiger Kunststoff in eine Form gepresst. Nach dem Erkalten wurde damals die Form zerschlagen, heute sind diese Formen meist aus Metall und werden wiederverwendet.
Weil das Prinzip denkbar einfach ist, hat es sich zum meistgenutzten Verfahren im Bereich der Kunststoffverarbeitung entwickelt. Zahlreiche Bauteile des täglichen Lebens werden auf diese Art und Weise hergestellt.
2.) Der Hintergrund
Das Teuerste an der Herstellung im Spritzgussverfahren ist die Form, die von einem Werkzeugmacher in oft wochenlanger Detailarbeit gefertigt wird. Darum lohnt sich der Spritzguss nur bei grossen Stückzahlen.
Typische Beispiele für Spritzgussteile sind Eimer, Kunststoffflaschen, Spielzeuge, Gehäuse, Dübel und Gegenstände des täglichen Gebrauchs.
Für die Herstellung wird heute Kunststoffgranulat in einen beheizbaren Zylinder mit innenliegender Schnecke eingefüllt. Kolbenspritzgiessmaschinen sind nicht mehr in Gebrauch. Die Schnecke dreht sich langsam und führt das Granulat in Richtung der Form. Die Körner schmelzen infolge der zugeführten Wärme und der mechanischen Belastung auf. Ebenso steigt der Druck in Richtung der Schneckenspitze. Weil die Schnecke axial beweglich gelagert ist, drückt sie sich wie ein Korkenzieher aus der Kunststoffmasse heraus.
Ist nun genug flüssiger Kunststoff im Zylinder vor der Schnecke, wird diese nach vorne geschoben und drückt so die Masse in die Form. Dort erkaltet der Kunststoff, die Form öffnet sich und die Teile werden entnommen. Dies geschieht bei kleineren Teilen meist automatisch. Grössere Formteile, die bis zu rund 150 Kilogramm wiegen können, werden in der Regel händisch aus der Form genommen. Als Letztes wird dann der Anguss entfernt und, je nach Werkstück, die Nähte verputzt.
3.) Die Geschichte
Genau genommen beginnt die Geschichte des Spritzgiessens mit der Entwicklung der Kunststoffe. Zelluloid wurde 1856 von Alexander Parkers entdeckt, der den Stoff patentieren liess. Er selbst war nicht in der Lage, grossen wirtschaftlichen Nutzen aus seiner Entdeckung zu schöpfen und verkaufte das Patent später an John Wesley Hyatt. Dieser suchte nach einem Material, um die damals aus Elfenbein hergestellten Billardkugeln günstiger herstellen zu können und fand einen alternativen Weg, das Zelluloid herzustellen. Manche Historiker behaupten, dass er so die Elefanten von dem Aussterben rettete. Er war es auch, der 1872 die erste Spritzgussmaschine der Welt patentierte.
Anfangs wurden in erster Linie Knöpfe und Kämme mit diesem Verfahren angefertigt, die eingesetzten Maschinen waren noch weit von der heutigen Leistungsfähigkeit entfernt. Erst 1919 wurde die erste moderne Maschine dieser Art von Arthur Eichengrün entwickelt, 1926 wurden dann die ersten Spritzgussmaschinen in Serie hergestellt.
Die Nachfrage nach günstigen Kunststoffteilen wuchs rasant, in den Nachkriegsjahren entstand ein grosser Bedarf. Zudem erfand James Watson Hendry 1946 die erste Spritzgussmaschine mit Schnecke, damals eine Revolution. Durch die neue Technik konnte Druck, Zulauf und viele andere Parameter viel genauer reguliert werden, als das zuvor mit den kolbengesteuerten Maschinen möglich war.
Spritzgiessen: moderne Spritzgussmaschine
4.) Fazit
Spritzgiessen ist ein sehr weit verbreitetes Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen. Den wenigsten ist bewusst, welche Vielfalt an Artikeln mittels Spritzguss hergestellt wird. Es ist günstig, Kunststoffreste können wiederverwendet werden, dazu ist es formgenau und dient zur Herstellung hochpräziser Werkstücke.
Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kunststoffteil durch Spritzguss in Form gebracht wurde, ist sehr hoch. Praktisch alle in Serie hergestellten Formteile aus Kunststoff durchliefen diesen Prozess.
raeber-leben-blog.ch, 21.5.2023, © Autorenteam
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- Buch-Tipps.ch: Spritzgiessen für Praktiker – Christoph Jaroschek