Spritzgusswerkzeuge sind ein Verfahren zur Herstellung von Teilen aus Kunststoffmaterialien. Ein Fass fördert flüssigen Kunststoff in eine Form, wo er in die Form des Formhohlraums aushärtet. Ein Werkzeugmacher stellt die Form aus Metall her, indem er eine Präzisionsbearbeitung verwendet, um die gewünschten Merkmale zu erzeugen. Spritzgusswerkzeuge sind eine gängige Fertigungstechnik für eine Vielzahl von Teilen.
John Wesley Hyatt patentierte 1872 die erste Spritzgussmaschine. Zu den ersten Produkten, die mit diesem Verfahren hergestellt wurden, gehörten Haarkämme und Knöpfe. Spritzgusswerkzeuge entwickelten sich während des Zweiten Weltkriegs aufgrund des Bedarfs an massenproduzierten Kunststoffprodukten rasant. James Watson Hendry erfand 1946 die Schneckenspritzgießmaschine, die eine bessere Kontrolle über die Einspritzgeschwindigkeit ermöglichte. Es ermöglichte auch die Verwendung von farbigem Kunststoff beim Spritzgießen.
Hendry erfand in den 1970er Jahren auch die gasunterstützte Spritzgießmaschine. Es war in der Lage, schnell abkühlende Hohlkörper herzustellen, was zu Endprodukten mit höherer Festigkeit führte. Mit Spritzgusswerkzeugen können Kunststoffprodukte in einer Vielzahl von Branchen hergestellt werden, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobil, Medizin, Sanitär und Spielzeug.
Spritzgusswerkzeuge wurden zur gebräuchlichsten Methode zur Herstellung von Kunststoffteilen und gelten als ideal für die Massenproduktion. Es hat eine hohe Produktionsrate und kann eine Vielzahl von Materialien verwenden. Das Spritzgießen hat auch niedrige Arbeitskosten, da es im Allgemeinen Fertigprodukte herstellen kann. Zu den Hauptnachteilen dieses Verfahrens gehören die Notwendigkeit, die Form zu konstruieren und die hohen Anlaufkosten.
Die meisten Polymere sind für Spritzgusswerkzeuge geeignet, sodass Designer aus einer großen Anzahl von Materialkandidaten auswählen können. Übliche Arten von Polymeren umfassen Epoxid, Polystyrol, Polyethylen und Nylon. Designer können auch vorhandene Kunststoffe mischen, um eine neue Legierung mit den gewünschten Eigenschaften zu erstellen. Festigkeit, Schmelzpunkt und Flexibilität sind einige der Eigenschaften, die Produktdesigner bei der Auswahl eines Materials für die Herstellung durch Spritzgießen berücksichtigen müssen.
Zu den Grundkomponenten einer Spritzgießmaschine gehören der Materialtrichter, der Kolben und die Heizeinheit. Diese Maschinen werden nach ihrer Schließkraft klassifiziert, also der Kraft, mit der sie das Werkzeug geschlossen halten können. Die Schließkraft einer Spritzgießmaschine kann von 5,000-6,000 Tonnen (4,536-5,443 Tonnen) reichen, wobei das untere Ende dieses Bereichs für die meisten Produkte ausreichend ist. Die erforderliche spezifische Spannkraft hängt von Faktoren wie der Steifigkeit des Kunststoffs und der Größe des Teils ab.