Was haben Spritzgussformen mit der 3D-Technologie zu tun?

Bisher mussten Spritzgussformen noch relativ aufwändig, mittels substraktiver Verfahren wie CNC Fräsen oder Drehen, hergestellt werden. Dies war nicht nur kapital.- sondern auch mit großem Zeitaufwand verbunden. Der 3D Druck verspricht, Spritzgussformen schneller, günstiger und vor allem individueller herstellen zu können. Doch, ist die Qualität ausreichend?

Geht es um die werkzeugbasierte Fertigung, wird zwischen „Hard-“ und „Soft-Tooling“ unterschieden.

Das Hard-Tooling beschreibt die werkzeugbasierte Fertigung mit Metallwerkzeugen, die mit einem erheblichen finanziellen Aufwand verbunden ist.

Dem gegenüber steht das Soft-Tooling, das die Fertigung mit Kunststoff-Werkzeugen beschreibt. Zur Herstellung von Spritzgussteilen in kleinerer Stückzahl kann Soft-Tooling genutzt werden.

Allerdings ist es nicht ganz einfach, bis die Werkzeugformen ihre Perfektion erreichen.

Kleinere und größere Entwicklungsfehler sorgen dafür, dass die Form immer wieder nachbearbeitet und korrigiert werden muss, bevor sie dann zum Einsatz kommen kann.

Genau dieses zeit- und kostenaufwendige Verfahren bringt immer mehr verarbeitende Unternehmen dazu, auf 3D-gedruckte Werkzeugformen umzusteigen, die sie dann direkt für das Endprodukt verwenden können.

Mit Photopolymer und UV-Licht in die Zukunft

Das dies möglich ist, ist einer speziellen Technik zu verdanken – der PolyJet-Technologie. Es ist ein 3D-Druckverfahren, mit dem Spritzgussformen schnell und einfach hergestellt werden können.

Dazu wird flüssiges Photopolymer in einer bestimmten Anordnung schichtweise aufgetragen. Für die Aushärtung des Kunststoffs sorgt UV-Licht.

Mit solchen Prototypen haben die Hersteller eine kostengünstige Möglichkeit, Tests zu machen und Daten zu sammeln, bevor sie dann in die finale Produktion gehen.

Somit schließt sich ein innovativer Kreis, denn die PolyJet-Spritzgussformen dienen nicht als Ersatz für Hard- oder Soft-Tooling, sondern sie sind das Bindeglied zwischen Soft-Tooling-Werkzeugen und den Prototypen aus dem 3D-Drucker. PolyJet-Formen eignen sich für Produktserien bis zu 100 Teilen und das ist eine ideale Brücke zwischen wenigen und vielen Stückzahlen einer Produktionsserie.

Vielfältig, kostengünstig und flexibel

PolyJet-Formen sind innerhalb weniger Stunden produziert, was natürlich ein immenser Vorteil gegenüber der herkömmlichen Produktion ist – diese verschlingt gerne mehrere Tage oder Wochen. Zudem kann mit dieser Technologie zügig auf interne Änderungen eingegangen werden.

Somit sind Designern und sonstigen kreativen Köpfen kaum noch Grenzen im Weg.

Ausgefallene Formen, hauchdünne Wände oder kompliziert anmutende Details lassen sich spielend leicht umsetzen. Dabei kosten komplexe Formen nicht mehr als einfach strukturierte Gebilde.

Zudem punktet das Verfahren mit seinem Komfort: Die CAD-Konstruktion wird in die 3D-Druckersoftware geladen und der eigentliche Druckvorgang läuft anschließend von alleine. Ein manuelles Eingreifen ist nicht notwendig.

Ein hauptsächlicher Faktor beim Spritzgussverfahren mit PolyJet-Formen ist das Material, das verwendet wird. Es müssen feste Poly-Jet-Materialien sein, damit eine möglichst lange Lebensdauer erreicht werden kann. Zudem müssen die Materialien beste Fließeigenschaften zeigen und zu den hohen Temperaturen passen, mit denen sie bearbeitet werden.

Ideale Kunststoffe sind beispielsweise:

• Polyethylen (PE)
• Polypropylen (PP)
• Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
• Polystyren (PS)
• Polycarbonat-ABS-Mischung (PC-ABS)
• Thermoplastische Elastomere (TPE)
• Polyamid (PA)
• Polyoxymethylen oder Acetal (POM)
• Glasfaserverstärktes Polypropylen oder Harz (G)

Werden Kunststoffe mit hohen Verarbeitungstemperaturen – einhergehend mit einer zähflüssigen Handhabung – genutzt, spiegelt sich dies in einer kurzen Lebensdauer der hergestellten Form wieder.

Deswegen spielt die Auswahl der richtigen Materialien eine Hauptrolle bei dem innovativen Schritt in Richtung neue Technologien.

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