Konstruktionselemente

Funktionsteile profitieren von Zink und Kunststoff

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Unter diesem Druck wird beim Druck- oder Spritzgießen der jeweilige Werkstoff in die Form gepresst. Typische Drücke für das Zinkdruckgießen liegen bei 200 bis 400 bar, beim Kunststoffspritzgießen sind es 300 bis 1000 bar. Die erwähnte Fläche multipliziert mit dem spezifischen Druck ergibt die Kraft, mit der die Schmelze die Form aufzudrücken versucht. Die Maschine muss diese Kraft kompensieren.

Zuhaltekräfte bei Spritzgießmaschinen oft höher als beim Zinkdruckgießen

In der Praxis werden daher Druck- und Spritzgießmaschinen in Klassen eingeteilt, die eine Aussage über die Zuhaltekraft machen. Typische Zuhaltekräfte beim Zinkdruckgießen liegen bei 200 bis 2000 kN und beim Spritzgießen bei 200 bis 10 000 kN.

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Außer der Maschine und Prozessführung ist die Form von entscheidender Bedeutung für das Ergebnis. Charakteristisch für das Zinkdruck- und Kunststoffspritzgießen ist ein hochkomplexes Zusammenspiel von thermodynamischen und strömungsmechanischen Einflüssen in der Form sowie den Verarbeitungseigenschaften des jeweiligen Werkstoffs im flüssigen Zustand und bei Erstarrung.

Der eigentliche Druckgießvorgang bei Zink dauert gerade mal 20 ms, beim Spritzgießen kann er – abhängig vom Kunststoff und Teil eine bis mehrere Sekunden betragen. Zusammen mit der anschließenden Abkühldauer, in der jeweils der Werkstoff in der Form erstarrt, und den zusätzlichen Handlingzeiten ergeben sich typische Zykluszeiten von 5 bis 30 s für beide Verfahren, die trotz leistungsfähiger Programme zur Prozess- und Bauteilsimulation noch heute stark von der Empirik leben.

Investitionskosten für die Verfahren sind unterschiedlich hoch

Bild 3 stellt die Kosten beider Verfahren gegenüber. Dabei wird offensichtlich, dass beim Zinkdruckgießen zunächst höhere Investitionen für Maschine, Peripherie und Infrastruktur zu tätigen sind. So muss die Kavität der Druckgießform vor jedem Schuss mit Trennmittel eingesprüht werden, damit sich das Werkstück nach der Erstarrung problemlos entformen lässt.

Allein dafür sind Handlinggeräte, eine Sprühmittelaufbereitung und -absaugung erforderlich – sowie der Kauf des Sprühmittels. Dazu kommen die Kosten für Nachfolgeprozesse wie Strahlen, Gleitschleifen oder Beschichten, die bei Zinkteilen oftmals notwendig sind. Beim Kunststoffspritzgießen entfallen in der Regel diese Kosten. Darüber hinaus spielt die Einhaltung von Emissionsschutzvorschriften beim Zinkdruckgießen eine größere Rolle.

Gießen auf Endkontur sowohl beim Zinkdruckgießen als auch beim Spritzgießen

Eine Gemeinsamkeit beider Verfahren ist, dass die Teile fast immer auf Endkontur gegossen werden. Dadurch entfällt meist eine nachfolgende mechanische Bearbeitung. Die erreichbare Maßgenauigkeit liegt jeweils im Bereich weniger Hundertstel Millimeter, bei Zinkdruckguss können zudem die Wanddicken bis auf 0,3 mm minimiert werden.

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