Lektion 2.6UrformenKapitel 2 · Formen von Kunststoffen und Gummi

Formpressen (SMC, BMC, Gummi)

Eine Füllmenge, in einer heißen Form gepresst und ausgehärtet

Beim Formpressen wird eine abgemessene Materialmenge in eine heiße, offene Form gelegt, dann wird die Form geschlossen und das Material zusammengedrückt, bis es die Form füllt und aushärtet. Es ist das klassische Verfahren für Gummidichtungen und faserverstärkte Karosserieteile. Das Material härtet aus (bindet durch eine chemische Reaktion dauerhaft ab), statt nur abzukühlen.

Foto: Sam D. Wilbur, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Formpressen · 4 Schritte in einer beheizten FormDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die vier Bilder zeigen einen Zyklus in einer beheizten zweiteiligen Form.

So funktioniert es

Eine Füllmenge einlegen. Eine abgewogene Materialmenge, die Füllmenge (Charge), wird in die beheizte untere Formhälfte gelegt. Das kann Rohkautschuk sein, SMC (Sheet Molding Compound: Harzmatten mit geschnittenen Glasfasern) oder BMC (Bulk Molding Compound: eine knetartige Mischung aus Harz und Fasern).
Pressen. Eine Hydraulikpresse senkt die beheizte obere Hälfte ab. Der Druck, auf dem Teil meist einige zehn bis einige hundert bar, lässt das Material fließen und jede Ecke der Kavität füllen.
Aushärten. Die Presse hält die Form bei meist etwa 140–180 °C geschlossen. Die Wärme löst die Vernetzung aus (chemische Bindungen, die die Moleküle zu einem Netzwerk verbinden), sodass das Teil dauerhaft abbindet. Ein dünner Film überschüssigen Materials, der Grat, quillt an der Trennfuge heraus.
Öffnen und auswerfen. Die Presse öffnet sich, und ein Auswerferstift drückt das Teil heraus. Der Grat wird abgetrennt, von Hand, bei Gummi durch Trommeln unter Kälte (Kryo-Entgraten) oder bei Verbundwerkstoffen durch Bearbeiten.

Weil das Material kaum wandert, bleiben lange Glasfasern intakt, was SMC- und BMC-Teilen eine hohe Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht verleiht.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Kautschuke (Naturkautschuk, EPDM, Silikon, Fluorelastomer); duroplastische Verbundwerkstoffe SMC und BMC; auch Melamin- und Phenolharze
Typische Teile: O-Ringe, Dichtungen, Tastaturmatten, Karosserieteile, Lkw-Hauben, Elektrokästen, Melamingeschirr
Bauteilgröße: Von kleinen Dichtungen mit wenigen Gramm bis zu Karosserieteilen von über einem Meter Länge
Präzision: Meist etwa ±0,1 bis ±0,3 mm; die Dicke hängt vom Grat an der Trennfuge ab
Oberfläche: Kopiert die Form; SMC-Platten können so glatt herauskommen, dass sie als Karosserieteile lackiert werden können
Geeignete Losgröße: Von hunderten bis hunderttausenden Teilen
Werkzeug- und Maschinenkosten: Formen günstiger als Spritzgussformen gleicher Größe, von einigen tausend Dollar bei Gummi bis zu hunderttausenden bei großen SMC-Platten; Pressen von zehntausenden bis Millionen Dollar
Geschwindigkeit: Meist 1–10 Minuten pro Zyklus, bestimmt durch die Aushärtezeit

Stärken und Grenzen

Stärken

Einfache, robuste Formen ohne Angusskanäle und Anschnitte
Wenig Materialverlust; lange Fasern bleiben intakt
Große, feste, steife Verbundteile
Funktioniert mit dicken und gefüllten Kautschuken und Duroplasten

Grenzen

Langsamere Zyklen als beim Spritzgießen
Der Grat muss an jedem Teil abgetrennt werden
Sehr komplexe Formen, tiefe dünne Rippen oder enge Toleranzen sind schwer herzustellen
Die Füllmengen müssen abgewogen und eingelegt werden, oft von Hand

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauHauben, Heckklappen und Karosserieteile aus SMC; Gummidichtungen, Buchsen und Tüllen
ElektrikSchaltkästen, Zählergehäuse, Isolatoren aus BMC
IndustrieO-Ringe, Dichtungen, Membranen, Ventildichtungen
KonsumgüterSilikontastaturen, Küchenmatten, Melaminteller
Luft- und RaumfahrtHochfeste Verbundhalterungen und Fittings

So erkennen Sie es

Gummiteile mit einer dünnen Kante oder einem besäumten Rand entlang einer Linie, wo der Grat entfernt wurde.
Keine Anschnittmarke oder Angusszapfen, da das Material nie eingespritzt wurde.
Bei SMC-Platten eine leicht gesprenkelte oder faserstrukturierte Rückseite und dicke, gleichmäßige Wände.
Ein hartes, hitzebeständiges Gefühl: Das Teil verkohlt beim Erhitzen, statt zu schmelzen.

Im Vergleich mit

Spritzgießen2.1spritzt Schmelze in eine geschlossene Form; schneller und detailreicher, aber teurere Formen und kürzere Fasern.Kalandrieren2.7verarbeitet ebenfalls Kautschuk, erzeugt aber endlose Bahnen zwischen Walzen statt geformter Teile.Harzinjektion (RTM) und Infusion10.2eine weitere Art, Verbundteile herzustellen, indem flüssiges Harz in einer geschlossenen Form in trockene Fasern gedrückt wird.

Ansehen

Elastech Solutions · Eine Erklärung des Gummi-Formpressens für Einsteiger

Sofeast · Die Schritte und das Vokabular, in einer Fabrik gefilmt

IDI Composites · Von einer SMC-Füllmenge zum fertigen Verbundteil

Taitian Press · Eine riesige 4.500-Tonnen-Presse fertigt Autoteile

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Formpressen — Prozessdiagramm und die wichtigsten Formtypen
Wikipedia: Sheet Moulding Compound — das SMC-Material und seine Produktionslinie
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Füllmenge einlegen, pressen, mit Wärme aushärten, auswerfen und den Grat abtrennen.
Es formt Werkstoffe, die durch Chemie abbinden: Kautschuke und faserhaltige Duroplaste.
Einfache Formen und lange Fasern, aber langsamere Zyklen als beim Spritzgießen.