Das RIM Niederdruck-Spritzgießen ist der Hidden Champion, wenn es um die Herstellung großer Bauteile aus Polyurethan Kunststoff geht. Schließlich ermöglicht sein vergleichsweise kostengünstiger Werkzeugbau die Fertigung von Prototypen und Kleinserien zu besonders wirtschaftlichen Konditionen. Diesen Kostenvorteil können Sie durch die Wahl des richtigen Formwerkstoffs aber noch zusätzlich ausbauen. Wie Polymerbeton dazu beiträgt und in welchen Anwendungsfällen Sie auf seine Vorzüge setzen sollten, erläutern wir in diesem Beitrag.
Mit welchem Formwerkstoff Sie beim RIM-Niederdruckspritzguss arbeiten sollten, ist neben der geplanten Stückzahl und dem eingesetzten PU-Material vor allem von der Bauteilgröße abhängig: Aus Kunststoff gefräste Werkzeuge können zwar mit hohen Schnittgeschwindigkeiten aus Blockmaterial gefertigt werden, eignen sich aber – ebenso wie aus Kunststoff gegossene Formen – eher für die Herstellung kleinerer Bauteile und begrenzter Stückzahlen.
Demgegenüber weisen die festeren Werkzeuge / Formen aus Stahl, Aluminium oder Polymerbeton nicht nur höhere Standzeiten und Vorteile hinsichtlich der Wiederholgenauigkeit auf: Sie überzeugen auch bei der Fertigung größerer PU-Formteile. Handelt es sich um großflächige Kunststoffteile bzw. soll der Formenbau besonders schnell und kostengünstig vonstattengehen, erweist sich Polymerbeton (PB) jedenfalls als Werkstoff erster Wahl.
Der typische Aufbau einer Kunstharz/Polymerbetonform besteht aus einer Oberflächenschicht, einer Kupplungsschicht und einer Hinterfüllung.
Polymerbeton-Formen (auch Epoxy-Werkzeuge genannt) punkten mit geringen Materialkosten und kurzen Produktionszeiten. So wird das Mastermodell oder Urmodell, dass die Oberflächenstruktur des Bauteils originalgetreu wiedergibt, zunächst mittels Kunststoffmaterial formschlüssig umbaut und mit einem Form-Rahmen (meistens aus Mehrschichtplatten) umschlossen. Die anschließend eingebrachte Aluminium- oder Quarzsand-Epoxidharz-Mischung muss ca. 24 Stunden aushärten, ehe das finale Tempern für eine optimale Vernetzung des Polymerbeton sorgt.
Ist das Urmodell bereits vorhanden, nimmt der Werkzeugbau je nach Komplexität 5 bis 15 Tag in Anspruch. Da moderne Portalfräsen die Produktion von Modellen aus CAD-Daten rasch und unkompliziert ermöglichen, verzögert sich die Produktion aber auch dann nicht wesentlich, wenn die Herstellung des Mastermodells noch ausständig ist.
Der Polymerbeton-Werkzeugbau punktet aber auch mit der Eigenschaft, keine Ausdehnung in Folge von Wärmeeinwirkung zu zeigen. Die Werkzeuge sind im Bauteil-Fertigungsprozess also problemlos temperierbar, was zur Beschleunigung der Polymerisation der produzierten Teile und somit zur Erhöhung der Taktzeiten führt.
Die Entformung der PU-Formteile aus dem Kleinserien Werkzeugen kann bereits nach ca. 15 Minuten erfolgen. Die Formbelegung verkürzt sich damit gegenüber alternativen Verfahren, was sich positiv auf die Kostenstruktur des Projekts auswirkt: Schließlich führen lange Zykluszeiten ressourcentechnisch zu Mehraufwänden.
Während aus Kunststoffen gefräste Werkzeuge rund 100 Entformungen und aus Polyurethanen gegossene meist nur 25 Entformungen zulassen, punkten Polymerbeton-Formen durch vergleichsweise hohe Standzeiten: Ihre massive Bauweise erlaubt bis zu 3000 Entformungen und reduziert damit die Zahl der nötigen Werkzeugwechsel – mit positiven Auswirkungen auf die Projektkosten.
Der Vergleich zeigt: In der Kleinserienfertigung großflächiger Polyurethan Formteile bzw. Weichschaumteile sollten Sie möglichst auf einen massiven Werkstoff zurückgreifen, um schnell und kostengünstig zu produzieren. Setzen Sie also auf einen erfahrenen Fertigungspartner, der den Werkzeugbau und Formenbau aus Aluminium- bzw. Quarzsand-Epoxid-Mischungen (Polymerbeton) anbietet und neben Produktions-Know-How und Erfahrung auch über die für zur Herstellung erforderlichen Spezialisten und handwerklichen Kapazitäten verfügt.
Je nach Anforderungen an die Form erzielen Sie mit Kunststoffen immer ein optimales Preis-Leistungsverhältnis. Bei vielen Anwendungen, insbesondere sehr komplexen Geometrien, ist die Kunstharzform bzw. der Polymerbeton die einzige Möglichkeit, wirtschaftlich zu produzieren.
Eine Kleinserie bezeichnet in der Regel die Produktion einer begrenzten Stückzahl von Produkten, die oft zwischen 10 und 1000 Einheiten liegt. Sie wird häufig in der Industrie, insbesondere in der Fertigung, verwendet, um spezifische Kundenanforderungen zu erfüllen oder besondere Marktbedürfnisse abzudecken. Kleinserien sind besonders relevant für Unternehmen, die maßgeschneiderte Lösungen anbieten oder Nischenprodukte herstellen, bei denen die Nachfrage nicht ausreicht, um eine Massenproduktion zu rechtfertigen. Die Vorteile einer Kleinserie liegen in der Flexibilität und der Möglichkeit, schneller auf Marktveränderungen zu reagieren. Unternehmen können innovative Designs testen und Feedback von Kunden in die Produktion einfließen lassen, ohne erhebliche Investitionen in große Produktionsanlagen tätigen zu müssen. Dies ermöglicht es, die Produktentwicklung agiler zu gestalten und Risiken besser zu managen.Allerdings sind die Produktionskosten pro Einheit in der Regel höher als bei Massenproduktionen, da die Rüstzeiten und die Materialkosten relativ hoch sind. Daher ist es wichtig, eine sorgfältige Kosten-Nutzen-Analyse durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Kleinserie wirtschaftlich tragfähig ist. Kleinserien finden auch Anwendung in der Prototypenentwicklung, wo das Ziel darin besteht, Konzepte zu validieren, bevor sie in größeren Stückzahlen hergestellt werden.
Kleinserie bezieht sich auf die Produktion von Waren in begrenzten Stückzahlen, typischerweise zwischen 10 und 500 Einheiten, je nach Branche und Produktart. Diese Produktionsmethode wird häufig in der Fertigung, im Handwerk und in der Modeindustrie eingesetzt, wo individualisierte oder spezialisierte Produkte gefragt sind. Kleinserien ermöglichen es Unternehmen, flexibler auf Marktbedürfnisse zu reagieren und maßgeschneiderte Lösungen anzubieten.Die Vorzüge der Kleinserienproduktion liegen in der Möglichkeit, qualitativ hochwertige Produkte herzustellen, die oft eine höhere Wertschöpfung haben. Zudem können Unternehmen durch Kleinserien Innovationen schneller testen und Feedback von Kunden einholen, bevor sie in eine großangelegte Produktion investieren. Allerdings sind die Produktionskosten pro Einheit in der Regel höher als bei Massenproduktion, da die Prozesse nicht auf Effizienz und Skaleneffekte optimiert sind. Kleinserien sind daher besonders attraktiv für Start-ups und Nischenanbieter, die sich durch Exklusivität und Individualität von der Konkurrenz abheben möchten. Die genaue Größe einer Kleinserie kann jedoch variieren und ist stark von der jeweiligen Branche sowie den spezifischen Anforderungen des Marktes abhängig.
Die Kleinserienfertigung ist ein Produktionsprozess, der sich auf die Herstellung von relativ geringen Stückzahlen eines Produkts konzentriert. In der Regel umfasst diese Art der Fertigung eine Stückzahl von etwa 10 bis 1000 Einheiten, je nach Branche und Produktart. Die Kleinserienfertigung wird häufig in Bereichen eingesetzt, in denen individuelle Anpassungen oder spezielle Anforderungen der Kunden eine Rolle spielen, wie beispielsweise in der Automobilindustrie, im Maschinenbau oder in der Medizintechnik. Ein wesentlicher Vorteil der Kleinserienfertigung ist die Flexibilität. Unternehmen können schnell auf Marktveränderungen oder spezifische Kundenwünsche reagieren, ohne die hohen Investitionen und langen Vorlaufzeiten, die mit der Massenproduktion verbunden sind. Die Fertigung erfolgt oft in spezialisierten Werkstätten oder Manufakturen, die in der Lage sind, eine hohe Qualität und Präzision zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglicht die Kleinserienfertigung die Erprobung neuer Produkte und Technologien, bevor eine mögliche Massenproduktion in Betracht gezogen wird. Dies reduziert das Risiko, da Unternehmen Feedback von Kunden einholen können, um das Produkt weiter zu optimieren. In der heutigen Zeit, in der Individualisierung und Nachhaltigkeit immer wichtiger werden, gewinnt die Kleinserienfertigung zunehmend an Bedeutung.
Für die Herstellung von Polymerbeton kommen verschiedene Harze in Betracht, wobei Epoxidharze und Polyesterharze die gängigsten Optionen sind. Epoxidharze zeichnen sich durch ihre hohe Festigkeit, hervorragende Haftung und chemische Beständigkeit aus. Sie bieten eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit und ermöglichen die Herstellung von hochbelastbaren und langlebigen Polymerbeton Formen. Diese Harze sind besonders vorteilhaft in Anwendungen, bei denen hohe mechanische Belastungen und chemische Einflüsse zu erwarten sind, wie etwa in beim Schäumen.