Spritzgießen ist ein Verfahren zum Formen von Kunststoff durch Schmelzen und Spritzen in eine vorgefertigte Form. Das Verfahren wurde erstmals in den 1930er Jahren entwickelt und basierte ursprünglich auf Metalldruckgusskonstruktionen. Es bietet viele Vorteile gegenüber alternativen Herstellungsverfahren, einschließlich minimaler Verluste durch Schrott (da Schrottstücke geschmolzen und recycelt werden können) und minimale Anforderungen an die Endbearbeitung. Dieses Verfahren unterscheidet sich vom Metalldruckguss dadurch, dass geschmolzene Metalle einfach gegossen werden können; Kunstharze müssen mit Kraft injiziert werden.
Der Prozess verwendet große Spritzgussmaschinen, die die Harze durch sechs Hauptprozesse vorantreiben, um alles von Computerteilen bis hin zu Halloween-Plastikspinnen herzustellen. Obwohl diese Maschine ein komplexes Gerät ist, besteht sie aus zwei Grundelementen: der Spritzeinheit und der Schließeinheit.
Der Prozess beginnt mit einem Werkzeug, das unter Druck gespannt wird, um den Spritz- und Kühlprozess aufzunehmen. Dann werden der Maschine granulierte Harze zugeführt, gefolgt von den entsprechenden Farbstoffen. Die Harze fallen dann in einen Spritzzylinder, wo sie bis zum Schmelzpunkt erhitzt und dann entweder durch eine Schnecke oder eine Rammvorrichtung in die Form eingespritzt werden.
Dann kommt die Verweilphase, in der der geschmolzene Kunststoff in der Form enthalten ist und hydraulischer oder mechanischer Druck aufgebracht wird, um sicherzustellen, dass alle Hohlräume innerhalb der Form gefüllt sind. Anschließend lässt man den Kunststoff in der Form abkühlen, die dann durch Trennen der beiden Formhälften geöffnet wird. Im letzten Schritt wird das Kunststoffteil mit Auswerferstiften aus der Form ausgeworfen. Das fertige Teil kann Fremdstücke enthalten, die als Läufer bezeichnet werden, die abgeschnitten und recycelt werden. Der gesamte Prozess ist zyklisch, mit Zykluszeiten zwischen zehn und 100 Sekunden, je nach benötigter Kühlzeit.
Der Spritzgussprozess erfordert einige komplexe Berechnungen. Jede Art von Harz hat einen Schrumpfwert, der berücksichtigt werden muss, und die Form muss diesen ausgleichen. Wird dieser Wert nicht genau bestimmt, weist das Endprodukt eine falsche Größe auf oder kann Fehler aufweisen. Normalerweise wird dies dadurch ausgeglichen, dass die Form zuerst mit Harz gefüllt, unter Druck gehalten und dann mehr Harz hinzugefügt wird, um die Kontraktion auszugleichen. Weitere Komplikationen können verbrannte Teile aufgrund einer zu hoch eingestellten Schmelzetemperatur, ein Verziehen aufgrund einer ungleichmäßigen Oberflächentemperatur oder eine unvollständige Füllung aufgrund eines zu langsamen Einspritzhubs sein.
Spritzgussformen selbst können überraschend teuer sein, manchmal mehr als 100,000 US-Dollar (USD). Wenn die gewünschte Teilemenge jedoch groß genug ist, werden die Werkzeugkosten relativ unbedeutend und die resultierenden Kunststoffteile sind sehr preisgünstig. Einige Formen werden mit mehr als einer Kavität hergestellt; Diese Mehrkavitätenwerkzeuge kosten mehr als ihre Gegenstücke mit einer Kavität, aber aufgrund der erhöhten Produktionseffizienz werden die Kosten pro Teil minimiert.
Dieses Formverfahren kann mit einer Vielzahl von Kunststoffharzen verwendet werden. Zu den beliebtesten Harzen für diese Art von Formgebung gehören Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und ABS. Jedes hat seine eigenen Vor- und Nachteile, und sie werden basierend auf den gewünschten Eigenschaften des endgültigen Teils ausgewählt.