Lektion 2.2UrformenKapitel 2 · Formen von Kunststoffen und Gummi

Umspritzen und Zweikomponenten-Spritzguss

Ein zweiter Kunststoff, auf den ersten gespritzt

Beim Umspritzen wird ein zweiter Kunststoff auf einen ersten gespritzt, sodass ein einziges Teil aus zwei Materialien entsteht. Der weiche, gummiartige Griff einer Zahnbürste oder eines Akkuschraubers entsteht so. Es ersetzt Kleben und Montage, und die beiden Schichten lösen sich im normalen Gebrauch nicht voneinander.

Foto: Swoolverton, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Zweikomponenten-Spritzguss · ein Formzyklus in 3 Bildern, plus das fertige TeilDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die Bilder 1–3 zeigen dieselbe Form während eines Zyklus; Bild 4 vergrößert das fertige Teil.

So funktioniert es

Erster Schuss. Eine Spritzeinheit füllt Kavität A mit einem harten Kunststoff. Das ergibt das starre Grundteil, das Substrat genannt wird.
Öffnen und drehen. Die Form öffnet sich, und die Hälfte mit dem Substrat dreht sich um 180°. Das Substrat zeigt nun zu Kavität B, die zusätzlichen Raum hat, wo der Griff hinkommt.
Zweiter Schuss. Die Form schließt, und eine zweite Spritzeinheit füllt diesen zusätzlichen Raum mit einem weichen Kunststoff, oft TPE (thermoplastisches Elastomer, ein gummiartiger Kunststoff, der sich schmelzen lässt). Die heiße Schmelze verschmilzt mit der Oberfläche des Substrats. Im selben Moment formt Kavität A das nächste Substrat.
Auswerfen. Die Form öffnet sich, und das fertige Teil wird herausgedrückt. Von da an liefert jeder Zyklus ein komplettes Zweimaterialteil.

Die Verbindung entsteht dadurch, dass die beiden Kunststoffe miteinander verschmelzen, was nur bei verträglichen Paarungen funktioniert. Andernfalls sehen Konstrukteure Löcher oder Nuten vor, damit das weiche Material mechanisch verriegelt.

Zwei Varianten nutzen dieselbe Idee. Umspritzen in zwei Formen funktioniert genauso, aber ein Roboter oder Bediener bringt das Substrat von der ersten in die zweite Form. Das Einlegeteil-Umspritzen legt statt eines ersten Schusses ein Metallteil (einen Gewindeeinsatz, eine Klinge, elektrische Kontakte) in die Form.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Harte Kunststoffe (Polypropylen, ABS, Polycarbonat, Nylon), gepaart mit weichem TPE oder Silikon; oder zwei Farben desselben Kunststoffs; Einlegeteile sind oft aus Messing oder Stahl
Typische Teile: Zahnbürstengriffe, Elektrowerkzeuggriffe, zweifarbige Tasten und Knöpfe, Gehäuse mit eingebauten Dichtungen
Bauteilgröße: Meist klein bis mittel, von einigen Gramm bis zu einigen Kilogramm
Präzision: Wie beim Spritzgießen: meist etwa ±0,05 bis ±0,1 mm am harten Teil; die weiche Schicht ist gröber
Oberfläche: Wie gespritzt, glänzend oder strukturiert; weiche Bereiche fühlen sich griffig an
Geeignete Losgröße: Zweikomponenten: zehntausende bis Millionen; zwei Formen oder Handbeladung: auch kleinere Serien
Werkzeug- und Maschinenkosten: Höher als bei einem Material: eine komplexere Form, oft zehntausende Dollar oder mehr, und eine Maschine mit zwei Spritzeinheiten und einer Drehplatte
Geschwindigkeit: Ein fertiges Teil pro Zyklus, meist etwa 20–60 s

Stärken und Grenzen

Stärken

Ein fertiges Teil, kein Kleben oder Montieren
Feste, dichte Verbindungen zwischen harten und weichen Bereichen
Soft-Touch-Griffe, Dichtungen und klare zweifarbige Optik
Schnell und gleichmäßig bei hohen Stückzahlen

Grenzen

Formen und Maschinen kosten mehr als bei Teilen aus einem Material
Die beiden Kunststoffe müssen verträglich sein, um zu haften, was die Paarungen begrenzt
Mehr abzustimmen: zwei Materialien, zwei Temperaturen, unterschiedliche Schrumpfung
Zweikomponenten-Spritzguss lohnt sich nur bei hohen Stückzahlen; Umspritzen mit zwei Formen ist pro Teil langsamer

Wo es eingesetzt wird

KörperpflegeZahnbürsten, Rasiergriffe
WerkzeugeElektrowerkzeuggehäuse, Griffe von Schraubendrehern und Zangen
AutomobilbauZweifarbige Tasten und Knöpfe, Rücklichtlinsen, auf Gehäuse gespritzte Dichtungen
ElektronikHandyhüllen mit weichen Stoßfängern, wasserdichte Gehäuse mit eingespritzten Dichtungen, Kabelknickschutz
MedizinGerätegehäuse und Instrumentengriffe mit weichen Griffzonen

So erkennen Sie es

Eine weiche, gummiartige Zone, die sich nicht abziehen lässt, mit einer scharfen Kante zum harten Kunststoff.
Zwei Farben, die an einer vollkommen scharfen Grenze aufeinandertreffen, ohne Klebelinie oder Spalt.
Kleine Löcher oder Schlitze im harten Teil, mit dem weichen Material gefüllt (mechanische Verriegelungen).
Anschnittmarken in beiden Materialien, eine für jeden Schuss.

Im Vergleich mit

Spritzgießen2.1das Basisverfahren mit einem Material; das Umspritzen führt es einfach zweimal aus, auf dem ersten Teil.Formpressen2.6eine weitere gängige Art, Gummi auf Metall- oder Kunststoffteile zu binden, indem er in einer beheizten Form um sie gepresst wird.

Ansehen

Star Rapid · Einlegeteil-Umspritzen, Umspritzen und Zweikomponenten-Spritzguss im Vergleich, für Einsteiger

SIMTEC Silicone Parts, Inc. · Zweistufiges Umspritzen im Vergleich zum Zweikomponenten-Spritzguss in einer Maschine

Injection Molding Skills & More · Ein Zweikomponenten-Zyklus, Schritt für Schritt

Injection mold maker · Echtes Filmmaterial eines harten Polycarbonatteils, das eine weiche TPE-Schicht erhält

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Mehrkomponentenspritzguss — Mehrkomponentenspritzguss und Umspritzen, mit Beispielen aus Zahnbürste und Elektrowerkzeug
Wikipedia: Spritzgießen — Abschnitte zu Umspritzen und Einlegeteil-Umspritzen, mit Formfotos
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Ein zweiter Kunststoff wird auf den ersten gespritzt: ein Teil, zwei Materialien, kein Klebstoff.
Die Schichten halten durch Verschmelzen oder durch mechanische Verriegelungen, daher kommt es auf die Materialpaarung an.
Zweikomponenten-Spritzguss geht in einer Maschine; Umspritzen nutzt zwei Formen; Einlegeteil-Umspritzen beginnt mit Metall.