Hochfeste Gehäuse mit Mehrkomponenten-Spritzguss als Fertigungsverfahren

Kunststoffe sind sehr vielseitige Werkstoffe und bieten dem Produktentwickler ein breites Spektrum an Materialeigenschaften, um qualitativ hochwertige Bauteile zu geringen Kosten herstellen zu können. Vor allem die Möglichkeiten zur Einsparung von Bauteilen durch Funktionsintegration bieten erhebliches Potenzial. Häufig sind aber die verschiedenen Funktionen, die eine Produkt haben soll, so unterschiedlich, dass ein Material alleine sie nicht erfüllen kann.

Um trotzdem die Anzahl der notwendigen Bauteile so gering wie möglich zu halten und Montageprozesse einzusparen, bietet sich der Mehrkomponentenspritzguss als Fertigungsverfahren  an, bei dem ein Bauteil aus mehreren Materialien in einem Fertigungsschritt hergestellt wird.

So lassen sich zum Beipspiel hochfeste Gehäuse mit integrierter, flexibler Dichtung oder Werkzeuggriffe mit weicher Haptikkomponente herstellen. Ein Beispiel für Mehrkomponentenspritzguss, dass wohl jeder aus dem täglichen Gebrauch kennt, sind Zahnbürsten - hier werden oft 5 oder mehr verschiedene Materialien in einem Fertigungsschritt zu einem Endprodukt vereint.

Um eine unlösbare Verbindung zwischen zwei Materialien zu erreichen, gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten:

Formschlüssige Verbindungen

In die Geometrie der ersten Komponente (bei Hart/Weich-Verbunden meist die Hartkomponente) werden Hinterschnitte oder Durchbrüche eingebracht, die dann mit der zweiten (Weich-) Komponente gefüllt werden. Dadurch entsteht eine mechanische Verkrallung und es können so auch chemisch nicht verträgliche Werkstoffe kombiniert werden.

Stoffschlüssige Verbindungen

Es kommen Materialien zum Einsatz, die beim Spritzgießen eine chemisch-physikalische Haftung zueinander aufweisen. Das gelingt entweder durch Einsatz artverwandter Werkstoffe (z.B. PP mit TPE-S) oder durch Modifikation eines der beiden Werkstoffe mit einem geeigneten Haftvermittler.

Hier profitieren Sie vom Zusammenspiel der Unternehmensbereiche der BARLOG Gruppe, denn BARLOG Plastics bietet ein umfangreiches Sortiment haftungsmodifizierter Kunststoffe an und verfügt über langjährige Erfahrung in der Modifikation von Materialien für den 2K-Spritzguss, so dass wir Sie bei der Herstellung von Prototypen und Kleinserien von der Idee bis zur Serie aus einer Hand kompetent beraten können.

Mehrkomponentenspritzguss für Prototypen und Kleinserien

Da die Herstellung von Mehrkomponenten-Spritzgussteilen normalerweise mit hohen Werkzeugkosten einhergeht, hat sich diese Technologie bisher vor allem für große Stückzahlen durchgesetzt. Unser Geschäftsbereich protosys verfügt über langjährige Erfahrungen im Mehrkomponentenspritzguss und bietet die Möglichkeiten dieser Technologie auch  im Rapid Tooling Verfahren für die Herstellung von spritzgegossenen Prototypen oder sogar zur Realisierung Ihrer Kleinserienfertigung an.

Derartige Bauteile werden in unserem Rapid-Tooling-Verfahren natürlich nicht, wie in der Großserie, vollautomatisch, sondern teilautomatisch realisiert. In einer Kavität wird die Hartkomponente gespritzt und diese wird dann von Hand in die Kavität der Weichkomponente eingelegt und umspritzt.

Die besondere Herausforderung beim 2K-Prozess besteht darin, dass die Kavität der zweiten Komponente an das Spritzgussteil der ersten Komponente angepasst werden muss, sodass Überspritzungen vermieden werden.


Sandwich-Spritzguss

Auch das Sandwichspritzguss-Verfahren ermöglicht es, mehrere Eigenschaften in einem Spritzgussteil zu vereinen und Funktionsintegration zu betreiben. Die Besonderheit dieses Verfahrens ist die Möglichkeit, einen Schichtaufbau mit geschlossener Aussenhat zu erzielen, z.B. um außen ein dekoratives Material und innen, weitestgehend unsichtbar, ein funktionales Material zum Einsatz zu bringen. Anwendungsbeispiele für den Sandwichspritzguss sind z.B. verchromte Türbetätigungshebel im Automobil-Innenraum oder unser Karabiner 2.0.
Dieser besteht in der Innenschicht aus einem kohlefaserverstärkten POM (KEBAFORM C904 CF schwarz), um die geforderte Festigkeit und Steifigkeit zu erreichen. Um gleichzeitig die Flexibilität und Federwirkung für die Scharnierfunktion des Schnappers zu erzielen, ohne zusätzliche Bauteile montieren zu müssen, wird die Aussenhaut aus unverstärktem POM (KEBAFORM C90.0 rot) gefertigt.

Im Sandwichspritzgussverfahren wird die Form mit dem Material, welches später außen liegen soll, zum Teil vorgefüllt. Die zweite Komponente wird dann durch den gleichen Anspritzpunkt eingespritzt, verdrängt das noch plastische erste Material und bildet so eine innenliegende Schicht mit anderen Eigenschaften.
So erhält man Bauteil, die auch vermeintlich gegensätzliche Anforderungen, wie Festigkeit und Flexibilität oder Funktion und Dekoration gleichermaßen erfüllt.

Schon gewusst?

Das Sandwichverfahren wurde ursprünglich entwickelt, um kostengünstiges Recyclingmaterial unauffällig im Inneren eines Kunststoffteils verschwinden zu lassen. Die Erfinder haben, wie so oft, das wahre Potenzial Ihrer Erfindung erst später erkannt.