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Kunststoffspritzguss: Kostenreduktion durch jahrzehntelanges Know-How

by Julian Stopper

Spritzguss, das wirtschaftlich effizienteste Herstellungsverfahren in der Kunststofftechnik, glänzt durch perfekt reproduzierbare Bauteilqualität, geringe Teilekosten und kurze Produktionszyklen. Dank der rasant voranschreitenden Automatisierung in der Industrie, beispielsweise durch den Einsatz von Roboterarmen, werden die Produktionskosten in der Serienproduktion stetig gesenkt. In diesem Beitrag erklären wir, welche Kostenfaktoren ausschlaggebend sind und wie wir durch optimale Kundenabstimmung die Kosten niedrig halten.

Kunststoffspritzguss-1

Abbildung 1: 3D Konstruktionsdaten – Schieber werden in Losteile ausgeführt 

Abgeschreckt von den hohen Investitionskosten für den Werkzeugbau, fällt Spritzguss bei vielen Kunden schon vor dem Projektstart aus der Liste der möglichen Herstellungsverfahren. Prototypen und Kleinserien im Spritzguss-Verfahren zu fertigen, kann von Vorteil sein, sollte jedoch gut vorbereitet sein und in Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Produktionspartner realisiert werden.

Inhaltsverzeichnis

  1. Die Artikelgeometrie bestimmt den Werkzeugpreis
  2. Materialauswahl angepasst an Ihre Anforderungen
  3. Standzeitoptimierte Werkzeugauslegung drück Kosten nach unten
  4. Kundenservice gepaart mit Know-How
  5. Fazit

Die Artikelgeometrie bestimmt den Werkzeugpreis

In der Kunststofftechnik, vor allem im Spritzguss, gibt es einige konstruktive Richtlinien, die unbedingt befolgt werden müssen. Egal ob für Prototypen, Kleinserien oder Serienprodukte. Liegt keine spritzgussgerechte Konstruktion vor, wird sich dies in jedem Fall negativ auf die Teilequalität, Maßhaltigkeit und Werkzeugkosten auswirken.
Möchten Sie Bauteile im Spritzguss fertigen, sollten Sie sicherstellen, dass die Artikelgeometrie der Verfahrensentscheidung Rechnung trägt. Erst die spritzgussgerechte Konstruktion sorgt dafür, dass Ihnen Probleme wie falsch definierte Wandstärken oder Bauteilverzug kein Kopfzerbrechen bereiten.
Wer grundlegende Regeln für die Auslegung der Kunststoffteile nicht berücksichtigt, muss hingegen mit hohen Kosten rechnen denn:

  • Änderungen an einer bereits bestehenden Form sind enorm kosten- und zeitintensiv
  • Anpassungen sind nur bedingt umsetzbar und können im Extremfall eine komplette Neufertigung der formgebenden Bauteile erfordern
  • Nachträgliche Anpassungen sind immer ein Kompromiss aus Kostenaufwand und Nutzen

Der zweite wesentliche Kostenfaktor im Werkzeugbau ist die benötigte Auslegung des Werkzeug hinsichtlich Entformung. Generell lässt sich sagen, dass ein komplex aufgebautes Schieberwerkzeug immer teurer ist als ein herkömmliches Zweiplattenwerkzeug.

Spritzgusswerkezug für Kleinserienfertigung

Abbildung 2: Spritzgusswerkzeug für komplexe Bauteilgeometrie

Lässt es die Artikelgeometrie zu, empfiehlt es sich, möglichst keine Hinterschnitte oder Querbohrungen vorzusehen. Für gewisse Anwendungen können hinterschnittene Bereiche ausgekernt werden, um die Kosten für die Werkzeugfertigung gering zu halten.
Scheuen Sie sich also nicht, das Know-How eines erfahrenen Produktionspartners zu nutzen oder die gesamte Konstruktion auszulagern, sollte es unternehmensintern an spezifischem Wissen rund um spritzgussgerechte Artikelgeometrie mangeln.
Am besten holen Sie Ihren Fertigungspartner schon in der ersten Projektphase mit an Bord: So halten Sie die Zahl der Änderungsschleifen gering und verkürzen die Zeit bis zum serientauglichen Prototypen. Idealerweise sehen Sie für die Verfeinerung der Konstruktion und die Kontrolle der Artikelgeometrie 1-2 Wochen im Projektplan vor, um mit einer für die Spritzgussfertigung optimierten Lösung – und nicht einem suboptimalen Status Quo – in die Produktion zu starten.

Materialauswahl angepasst an Ihre Anforderungen

Das Spritzgießen punktet mit einer enormen Bandbreite an einsetzbaren Werkstoffen. Diese Vielfalt reicht von verstärkten Kunststofftypen über Biopolymere bis hin zu Hochleistungsthermoplasten. Neue Entwicklungen im Bereich der Materialforschung eröffnen immer weitere Anwendungsbereiche für Kunststoffbauteile jeglicher Art. Doch bei dieser enormen Anzahl an Möglichkeiten kann man leicht den Überblick verlieren und sich zu einer überschnelle Entscheidung verleiten lassen. Um sicherzugehen, dass das Material den Bedürfnissen entspricht, sollten Sie sich bereits in der frühen Projektphase einen Produktionspartner zur Seite holen. Eine nachträgliche Umstellung des Materials für ein bestehendes Werkzeug ist hinsichtlich der durchwegs unterschiedlichen Schwindung in den meisten Fällen nicht möglich.

Weichkomponente

Abbildung 3: Handbeschnitt eines weich-elastischen Kunststoffteiles

Nur wenn klar ist, welche Vorgaben hinsichtlich der Parameter wie Temperatur, UV- und chemischer Beständigkeit, Flammschutz, Zugfestigkeit oder Elastizität bestehen, kann eine bauteiloptimierte Materialwahl getroffen werden. Holen Sie deshalb Expertise ein, um enttäuschenden Ergebnissen wie typischen Spritzfehlern und Fehlinvestments in den Werkzeugbau vorzubeugen.

Standzeitoptimierte Werkzeugauslegung

Bei der Fertigung von Prototypen und Kleinstserien im Spritzguss-Verfahren übertrifft der Rüstungsaufwand die Produktionszeit bei weitem. Teile können innerhalb kürzester Zeit produziert werden. Der Rüstungsaufwand hingegen muss bei jedem Auftrag beachtet werden und nimmt je nach Werkzeugkomplexität mehrere Stunden in Anspruch.
Ob Stahl oder Aluminiumwerkzeug hängt grundsätzlich von der benötigten Standzeit und der generellen Werkzeugauslegung ab. Für komplexe Teile ist ein Aluminiumwerkzeug meist keine Lösung, da ein solches lediglich für einfache Bauteile mit geringer Stückzahl empfehlenswert ist und damit nachhaltig Kosten reduziert werden können. Wenn Sie schon bei Projektstart wissen, dass Sie lediglich Losgrößen im Bereich von wenigen tausenden Stück benötigen, kann die Standzeit dementsprechend ausgelegt werden um Ihre Investitionskosten niedrig zu halten.

Stahlwerkzeug-SpritzgussAbbildung 4: Spritzgusswerkzeug aus Stahl

Möchten Sie Prototypen und Kleinstserien im Spritzguss fertigen, macht es Sinn, dem Faktor Losgröße Beachtung zu schenken. Mittels vorausschauender Planung beim Werkzeugbau und bei der Produktion können Sie Kosten reduzieren, sowie Kleinst-Stückelungen vorbeugen, um von günstigen Staffelpreisen profitieren zu können. Wer die Zahl der Produktionsgänge und damit auch die Rüstungszeiten überschaubar hält, spart bares Geld.

Kundenservice gepaart mit Know-How

Spritzgussstecker

Abbildung 5: Spritzgussteil mit integrierten Metall Komponenten

Bei der Auswahl des Produktionspartner gilt es Wert auf die optimale Unterstützen bei der Projektabwicklung zu legen. Klären Sie ab, ob Know-How im Bereich Spritzguss vorhanden ist und lassen Sie sich beim Engineering von Experten unterstützen. Im besten Fall kann Sie der Produktionspartner durch das gesamte Projekt begleiten, seine Expertise einbringen und somit zum wirtschaftlichen und technischen Projekterfolg beitragen. Eine frühzeitige Abstimmung der Anforderungen und Kundenwünsche erleichtert die Projektabwicklung. Egal ob bei der Konstruktion, der Materialauswahl oder bei grundsätzlichen Fragen zu dem optimalen Herstellungsverfahren. 

Fazit

Egal ob Prototyp, Kleinserienfertigung oder große Stückzahlen: das Spritzgussverfahren bietet Lösungen für die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete und sollte in jedem Fall als mögliches Herstellungsverfahren in Betracht gezogen werden. Kostenreduktionen durch bauteiloptimiertes Design und Werkzeugauslegung tragen zusätzlich dazu bei, dass das Spritzgussprozess ein effizientes Herstellungsverfahren für Ihre Teile bietet.

spritzguss Kleinserie prototypen

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