... ...
PU Formteile
KUNSTSTOFFTECHNIK

RIM Verfahren

Das Reaction Injection Moulding Verfahren:
In vielen Bereichen eine kostengünstige Spritzguss-Alternative
Reaction Injection Moulding (RIM), auch bekannt als Niederdruck-Spritzgussverfahren, kommt bei der Produktion von Kunststoffformteilen zum Einsatz. Aufgrund vielfältiger Vorteile, wie der optimalen Eignung zur Produktion großer Formteile, den vergleichsweise geringen Kosten und der Möglichkeit für eine hohe Baukomplexität, stellt das RIM-Verfahren im Vergleich zum herkömmlichen Spritzgussverfahren in zahlreichen Bereichen eine hochwertige und sinnvolle Alternative dar. Zu den präferierten Segmenten zählen etwa der Motorsport, Maschinenbau, die Schienenindustrie und der Fahrzeugbau.
KUNSTSTOFFTECHNIK

Unsere RIM-Leistungen auf einen Blick:

Größe

Bauteilgewicht bis 10 kg
Bauteilgröße bis ca. 2 Meter

Materialien

Weichschaum
Integralschaum
PUR / PU Gießteile
Von Shore A45 (weich) bis Shore D80 (steif)

Leistungen

Werkzeugkonstruktion
Werkzeugbau / Formenbau
Teilefertigung
Oberflächen-Veredelung

Durchlaufzeiten

1-6 Wochen für Werkzeugbau und Teilefertigung
KUNSTSTOFFTECHNIK

Was ist RIM?

Das Niederdruck-Spritzgussverfahren Reaction Injection Moulding (RIM) wird zur Produktion von Kunststoff-Formteilen verwendet. Polyol und Isocyanat sowie mögliche weitere Zusätze werden dabei zunächst miteinander vermischt und anschließend als Reaktionsmasse mit einem Druck von vier bis sechs Bar in ein Werkzeug aus Aluminium, Polymerbeton oder Ureol (Kunststoff) gespritzt. Durch die Vernetzungsreaktion härtet das Material in der Form aus. Mit dem RIM-Verfahren können sowohl weiche als auch harte Bauteile aus Polyurethan in verschiedenen Shore-Härten, Integralschaum oder Gummi-Teile (Elastomer) produziert werden.

Im Vergleich zum herkömmlichen Spritzgussverfahren zeichnet sich Reaction Injection Moulding (RIM) durch eine niedrigere Viskosität aus – was mit größeren Fließwegen einhergeht. Bei gleicher Wanddicke lassen sich mit dem RIM-Verfahren also größere Fließwege erreichen. Das Verfahren ist deshalb besonders gut für dünnwandige, große und komplexe Bauteile geeignet.


Bei der Kleinserien Produktion werden mehrheitlich Polymerbeton (PB) Werkzeuge gefertigt.

Durch die hohe Festigkeit der Werkzeugoberflächen lassen sich mit dem Niederdruck-RIM-Verfahren größere Stückzahlen produzieren. In vielen Fällen stellt das RIM-Verfahren eine geeignete Alternative zum herkömmlichen Spritzverfahren dar.
Dashboard mockup
KUNSTSTOFFTECHNIK

Die vielfältigen Vorteile der RIM Technologie

Obwohl das RIM-Verfahren im Vergleich zum herkömmlichen Spritzgussverfahren in einigen Bereichen bedeutende Vorteile bieten kann, wird es in der Praxis bisher nur selten angewandt. Dies liegt primär an mangelndem Wissen um das Verfahren selbst. Zudem sind bislang erst wenige Kunststoffverarbeiter in der Lage, die Produktion mit dem RIM-Spritzgussverfahren durchzuführen.

Die wichtigsten Vorteile des RIM-Verfahrens werden im Folgenden detailliert vorgestellt.


Im Folgenden können Sie sich einen Überblick über die Vorteile des RIM-Verfahrens verschaffen:
Optimal für die Produktion großer Formteile geeignet (bis 2000 mm)

Hohe Baukomplexität möglich

Günstiges Fließverhalten

Kostengünstiger Werkzeugbau

Lange Lebensdauer der Werkzeuge

Oberflächengüte sowie Wiederhol- und Detailgenauigkeit entspricht den Serienteilen

Oberflächenveredelung möglich

Hohe Stabilität

Geringes Teilegewicht

Große Materialvielfalt

Hohe Wärmeformbeständigkeit von PUR-TeilenGute mechanische Eigenschaften

Für ZSB-Erstellung geeignet

Prototypen aus mehrkomponentigem Material können produziert werden

Für das Umgießen drucksensibler Elektrobauteile geeignet
Dashboard mockup
KUNSTSTOFFTECHNIK

RIM-Verfahren ist optimal für die Produktion großer Formteile geeignet

Einer der größten Vorteile des Niederdruckspritzgieß-RIM-Verfahrens ist die Möglichkeit, sehr große Formteile in hoher Qualität herzustellen. Dabei gibt es kaum eine Größenbeschränkung. Dies ist vor allem der niedrigen Viskosität zu verdanken, aus der größere Fließwege resultieren. Mit dem RIM-Verfahren können sowohl dünnwandige als auch komplexe und große Bauteile in bester Qualität produziert werden. Häufig kommt das Verfahren deshalb bei der Herstellung von Komponenten mit einer Größe von 100 bis 2000 mm zum Einsatz.

Im Vergleich zum herkömmlichen Spritzgießen überzeugt das RIM-Verfahren beim Werkzeugbau mit einem sehr viel geringeren Aufwand und damit einhergehenden geringen Investitionskosten. Zwar kann das normale Spritzgießen durch den Einsatz von Stammformen und Einsätzen in der Fertigung von Prototypen und Kleinserien verhältnismäßig ressourcenschonend eingesetzt werden. Die beim Spritzgussverfahren zum Einsatz kommenden Aluminium- und Stahlwerkzeuge sind jedoch wesentlich teurer als Polymerbeton und Kunststoff, die beim Reaction Injection Moulding-Verfahren eingesetzt werden.
Doch warum ist ein solch kostengünstiger Werkzeugbau beim Reaction Injection Moulding-Verfahren möglich? Bei der RIM-Methode werden zwei Materialkomponenten in einem Mischkopf miteinander vermengt und direkt im Anschluss als Reaktionsmasse in das entsprechende Werkzeug eingespritzt, in dem das Material aushärtet. Beim RIM-Verfahren ist ein weniger starker Zuhaltedruck nötig, als dies beim Spritzgussverfahren der Fall ist. Somit reichen bei der RIM-Produktion weniger druckstabile und somit auch günstigere Werkzeuge aus. Neben den Kostenvorteilen überzeugt das RIM-Verfahren auch dadurch, dass es für die Produktion von bis zu 2.500 Teilen jährlich eingesetzt werden kann. Möchte ein Produktionsunternehmen Vor- oder Kleinserien produzieren, kann sich der Reaction Injection Moulding-Prozess aus finanzieller Sicht also durchaus lohnen.

RIM überzeugt durch hohe Qualität

Durch die hohe Design-Freiheit bei der technischen Umsetzung des Verfahrens sowie die Möglichkeit der direkten Funktionsintegration bei hoher mechanischer Bauteilfestigkeit sorgen verschiedene physikalische Eigenschaften für eine besonders hohe Qualität der Bauteile. Dazu gehört beispielsweise die Gewichtsreduktion.

Optische Vorteile des RIM-Verfahrens

Durch das RIM-Verfahren ergibt sich eine sehr hohe Flexibilität sowohl bei der Optik als auch bei der Haptik der Oberfläche. Dabei sind auch innovative Hybridanwendungen eingeschlossen. Bei gleichbleibend hoher Prozesssicherheit bietet die Methodik eine sehr hohe Oberflächenauswahl.
Dashboard mockup
KUNSTSTOFFTECHNIK

Mit RIM kann die Fertigung schneller beginnen

Durch die deutlich schnellere Produktion von Werkzeugen beim Niederdruck-Spritzgussverfahren sorgt die RIM-Variante dafür, dass die Fertigung wesentlich zeitnaher beginnen kann. In der Regel startet diese drei bis vier Mal schneller als beim normalen Spritzgussverfahren.

Anders sieht es aus, wenn eine höhere Stückzahl gefordert ist. Hierbei empfiehlt sich das herkömmliche Spritzgießen als Verfahren der ersten Wahl. Da bei der Produktion von Form- oder Bauteilen im RIM-Prozess mit einer Zyklusdauer von etwa 15 Minuten gerechnet werden muss, lohnt sich das Verfahren nur bei fünf bis 1000 Stück pro Jahr. Sollen jedoch täglich beispielsweise mehrere hundert Teile produziert werden, lässt sich dies mit dem RIM-Verfahren nicht, beziehungsweise nicht wirtschaftlich realisieren. In vielen Fällen kann die längere Produktionszeit der RIM-Variante jedoch durch die bedeutenden Vorteile in Bezug auf Flexibilität und Teilegröße kompensiert werden.
KUNSTSTOFFTECHNIK

Produkte und Einsatzmöglichkeiten von Vakuumguss

Bei den Begriffen Kunststoffspritzguss und Reaktionsspritzguss kommt es selbst unter erfahrenen Ingenieuren des Öfteren zu Missverständnissen. Mit dem Wort Reaktion wird jedoch bereits signalisiert, dass zwischen den beiden Verfahren große und wichtige Unterschiede bestehen.

Da es sich beim Reaction Injection Moulding-Verfahren um einen Reaktionsprozess handelt, bei dem eine chemische Reaktion stattfindet, kann man hierbei von einem Herstellungsverfahren sprechen. Unmittelbar vor der Verarbeitung wird der Kunststoff über eine chemische Reaktion erzeugt. Bei der Polyaddition reagieren Polyol und Isocyanat zu Polyurethan. Während der chemischen Reaktionen dehnen sich die Polymere aus und verdicken sich. Erst nachdem die Masse in das erhitzte Werkzeug eingespritzt wird, härtet sie aus. Dadurch wird die Produktion komplizierterer Konstruktionen als beim herkömmlichen Spritzgießen möglich.
Das Reaction Injection Moulding-Verfahren kann grob in die folgenden drei Schritte gegliedert werden:

Reaction:
Polyol und Isocyanat werden miteinander vermischt und es kommt zu einer chemischen Reaktion zwischen den beiden Materialien

Injection:
Das reaktive Gemisch wird in das Werkzeug beziehungsweise die Form injiziert

Moulding:
Die Masse härtet in der Form aus, wodurch das gewünschte Formteil entsteht
Dashboard mockup
KUNSTSTOFFTECHNIK

Vermischung

Der erste Schritt bei der Entstehung des mit dem RIM-Verfahren hergestellten Formteils ist die Vermischung der beiden Komponenten Polyol und Isocyanat. In separaten Kreisläufen werden die zwei Bestandteile in der RIM-Anlage durch Dosierzylinder und Pumpen befördert. Ist noch keine Vermischung erfolgt, werden die Komponenten in einem Kreislauf zurück in den Materialbehälter befördert. Soll ein Formteil hergestellt werden, zieht sich der Steuerkolben des Mischkopfs zurück, wodurch die beiden Bestandteile unter großem Druck aufeinander treffen.

Durch die Vermischung der beiden Komponenten kommt es zu einer chemischen Reaktion, bei der Polyurethan entsteht. Da die beiden, miteinander reagierenden Teile eine sehr hohe Reaktivität aufweisen, werden als RIM-Anlagen vor allem Hochdruck-Dosiermaschinen verwendet. Die beiden Komponenten werden also unter sehr hohem Druck miteinander vermengt. Der enorme Druckaufbau für die Vermischung erfolgt im Mischkopf über eine Kombination aus Düsen und Nadeln, wobei für jede der zwei Komponenten jeweils eine Düse und eine Nadel im Mischkopf vorhanden ist. Der benötigte Druck kann über den Durchmesser der Düsenöffnung und die Stellung der Nadel eingestellt werden. Bei der Justierung müssen zudem die Viskosität und die Fördermenge berücksichtigt werden.

Nach der Vermischung erfolgt die Injektion in das Werkzeug beziehungsweise in die Form.
KUNSTSTOFFTECHNIK

Injektion in das Werkzeug

Durch den Nachmischer gelangt das entstandene Polyurethan direkt in das Werkzeug beziehungsweise in die Form, wodurch die Eigenschaften der Mischung erhalten bleiben. Das Werkzeug ist dabei in einer Presse verbaut, die das Werkzeug trotz hohem Forminnendruck zuhält. Der Forminnendruck entsteht beim Einspritzen der Masse in das Werkzeug, in dem das Bauteil entsteht.

Da die flüssige Masse einen geringeren Druck und eine geringere Temperatur erfordern als beim herkömmlichen Spritzgießen, reichen verhältnismäßig kostengünstige Werkzeuge aus Aluminium oder Polymerbeton vollkommen aus. Die Formen werden mäßig erhitzt, während die exotherme Reaktion dazu führt, dass sich die Masse innerhalb kurzer Zeit auf etwa 325°C erhitzt. Dies wiederum führt zu einer sehr schnellen Aushärtung der Masse.
Dashboard mockup
KUNSTSTOFFTECHNIK

Werkzeuge beim RIM-Verfahren

Bevor die Bauteile gefertigt werden, muss zunächst das passende Werkzeug hergestellt werden. Bei geringen Stückzahlen wird üblicherweise ein Polymerbeton Werkzeug (PB) erstellt.

Hierfür wird zunächst die Hälfte der gewünschten Form in einen aus Ureol bestehenden Formwerkstoff gefräst. Eine andere Möglichkeit wäre ein bestehendes Urmodell bzw. Mastermodell (Fräsen oder 3D Druck) zu erstellen und anschließend Formschlüssig zu unterbauen.

Anschließend geht es an die Herstellung der Werkzeughälfte. Dafür wird die das Urmodell in mehreren Durchgängen mit einem Epoxidharz bestrichen, woraufhin die Form mit einem Rahmen aus beschichteten Platten (Spanplatten oder Kunststoffplatten) umbaut wird. Jetzt wird die Form mit einem Aluminiumgrieß oder Quarzsand hinterfüllt, wodurch die nötige Druckfestigkeit des Werkzeugs erreicht wird.

Durch Aufstampfen (Verdichten) des Füllstoffs erfolgt die Hinterfüllung, welche als Kunstharzform die zweite Werkzeughälfte bildet. Im Anschluss wird die erste Werkzeughälfte frästechnisch nachbearbeitet. Dabei wird die Kontur nachgefräst und die gewünschte Wandstärke festgelegt. Bei Erstellung eines beidseitigen massiven Werkzeuges wird nach Fertigstellung der ersten Werkzeughälfte auch die zweite identisch aufgebaut. Durch die Einarbeitung von Losteilen werden zudem Hinterschnitte realisiert. Losteile und auch Schieber können entweder aus Aluminium gefräst werden oder mittels Polyurethan Harz abgegossen werden.
Dashboard mockup
Dashboard mockup
KUNSTSTOFFTECHNIK

Produkte und Einsatzmöglichkeiten von RIM

Das RIM-Verfahren ist optimal zur Herstellung von großen Bauteilen geeignet, die sowohl höchsten ästhetischen als auch funktionalen Ansprüchen genügen sollen. Einige Beispiele für Produkte und Einsatzmöglichkeiten von RIM sind:

Motorsport-Teile
Verkleidungsteile
Stoßfänger
Heckspoiler
Gehäuse
Sitze
Joysticks
Armlehnen
Heckspoiler
Innenverkleidung

Fazit zum Reaction Injection Moudling Verfahren

Gerade wenn es um die rasche und kostengünstige Produktion großer Formteile in der Prototypen- und Kleinserienfertigung geht, sollten Sie RIM als Spritzguss-Alternative in Erwägung ziehen. Sofern spezifische Toleranz- und Materialanforderungen der Fertigung aus PUR (Polyurethane) nicht im Wege stehen, ist das Niederdruck-Spritzgießen eine reizvolle und effiziente Option.
Hintsteiner Blogs

Unsere neuesten Blog Artikel

Innovation kennt bei uns keine Grenzen: WE ARE PUSHING THE LIMITS.

Industrielle Lackierung von Kunststoffen - Herausforderungen und Lösungen

Kunststoffe sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken, stellen jedoch bei der Lackierung besondere Herausforderungen dar. In unserem neuesten Blogbeitrag beleuchten wir die Unterschiede zwischen Kunststoff- und Metallbeschichtungen, die wesentlichen Vorbereitungsschritte und die verschiedenen Anwendungsmethoden. Wir diskutieren innovative Technologien, die spezifischen Herausforderungen bei der Lackierung von Kunststoffen und wie moderne Verfahren die mechanische Festigkeit beeinflussen. Erfahren Sie zudem mehr über nachhaltige Lackiermethoden, die die Umwelt schonen und gleichzeitig hohe Qualität bieten. Entdecken Sie, wie wir bei Hintsteiner-Group diese Herausforderungen meistern.
Artikel lesen

Ein architektonisches Meisterstück: Das innovative Betriebsgebäude von HINTSTEINER gewinnt europäischen AWARD

Ein beeindruckendes Betriebsgebäude, entworfen von Klaus Pizzera und der Firma LIEB Bau Weiz, besticht durch innovatives Design und hochwertige Materialien. Die Glasfassade, mit verspiegelten Glaspaneelen, verleiht dem Gebäude eine einzigartige Ästhetik, die je nach Wetterlage variiert. Es wurde beim BIG SEE AWARD ausgezeichnet und zeichnet sich durch Innovation, Qualität, Umweltsensibilität und soziales Bewusstsein aus. Das Gebäude ist funktional ausgerichtet, um als "Eyecatcher" zu dienen und die Produktionsaktivitäten diskret im Hintergrund zu halten.
Artikel lesen

3 Spritzguss-Fehler, denen Sie konstruktiv vorbeugen sollten

Wenn im Spritzguss-Verfahren gefertigte Bauteile funktionelle und optische Anforderungen nicht erfüllen, führt das oft zu kostspieligen und aufwendigen Werkzeugänderungen. Um diese Probleme zu vermeiden, ist umfassendes Wissen über spritzgussgerechte Konstruktion notwendig. Typische Fehler wie extremer Bauteilverzug, Lunker (Hohlräume) und Einfallstellen (Oberflächenvertiefungen) können durch konstruktive Maßnahmen und die Wahl geeigneter Materialien reduziert werden. Dabei spielen die richtige Bauteilkonstruktion, die optimale Positionierung des Angusskanals sowie Simulationen und eine frühzeitige Zusammenarbeit mit erfahrenen Konstrukteuren eine entscheidende Rolle. Ein professioneller Partner, der auch alternative Fertigungsmethoden vorschlagen kann, trägt maßgeblich zur erfolgreichen und kosteneffizienten Umsetzung bei.
Artikel lesen