Compression Molding ist ein vielseitiges Herstellungsverfahren. Es wird bei der Produktion einer Vielzahl von Komponenten und Produkten in verschiedenen Branchen eingesetzt, insbesondere bei solchen, die komplexe Formen, hohe Festigkeit und anspruchsvolle Texturen erfordern. Dieser Prozess kann beschrieben werden als das Plattdrücken einer weichen und halbfesten thermoplastischen Charge in eine einfache zweiteilige Form, wobei sie mit Hitze und Zeit gehärtet wird, um ein festes Teil zu erzeugen, das die Form genau widerspiegelt. Manuelles Entfernen aus dem Werkzeug ist einfach, da diese Teile in der Regel in Linienform hergestellt werden (ohne Untercuts), außer dass Gummiteile durch einfaches Handziehen bei moderaten Untercuts gedehnt und entnommen werden können.
Dieser Artikel wird den Prozess des Compression Molding und die Herstellungsverfahren, die diese Technik verwenden, erläutern.
Was ist Compression Molding?
Compression Molding ist ein elegantes Verfahren mit leichten und einfachen Werkzeuganforderungen, das potenziell große Mengen an thermoplastischen Teilen in verschiedenen starren und gummiartigen Materialien reproduzieren kann. Es ist ein mehrstufiger Prozess, der auf spezialisierten Compression-Molding-Maschinen eingesetzt wird, für die mittel- bis hochvolumige Herstellung komplexer, formschlüssiger Komponenten, die gute Genauigkeit, Wiederholbarkeit und niedrige Produktions- und Werkzeugkosten bieten.
Wie funktioniert Compression Molding?
In einfachen Worten wird eine vorbereitete (weiche, ungehärtete) Charge in eine Anordnung von unteren Kavitäten gelegt, die in eine vorgeheizte Plattenform eingeschnitten sind, möglicherweise mit bis zu 100 oder mehr Kavitäten. Die obere Platte des Mehrkavitäten-Werkzeugs wird dann nach unten gedrückt, um die untere Form genau zu positionieren, geschlossen zu werden und überschüssiges Material auszupressen, wobei die Charge in die Form passt.
Der aufrechterhaltene Druck und die Aktion der heißen Plattenpressen zwingen das Material, den Polymerisations- und Vernetzungsprozess abzuschließen, um eine nicht-plastische Komponente zu bilden, die die Form genau widerspiegelt. Dieses Teil kann aus einem starren oder elastomerischen Material bestehen, abhängig von der Beschaffenheit der Charge.
Sobald die Aushärtung ausreichend fortgeschritten ist, wird das Werkzeug geöffnet und die geformten, starren oder gummiartigen Teile werden in der Regel von Hand aus dem Werkzeug entfernt.
Welche Art der Herstellung verwendet den Compression Molding-Prozess?
Compression Molding dient der Herstellung von Teilen in einer Vielzahl von Branchen und Produkttypen. Es eignet sich zur Herstellung starrer Teile aus thermoset Polyurethanen, Polyestern und Epoxiden. Es wird auch bei der Formgebung von Verbundwerkstoffen für hochfeste, starre Teile eingesetzt. Schließlich wird es auch für die Formgebung komplexer thermoset Gummiteile verwendet.
Branchen und Produktbereiche, die diese Herstellungsweise nutzen, umfassen:
Elektrik: Starre Kunststoff- oder Verbundgehäuse für elektrische Komponenten, die Schutz und Isolierung bieten. Dies ist üblich bei Steckverbindern, Isolatoren und Kabelführungen.
Automobil: Teile, die von äußeren Stoßfängern bis zu Armaturenbrettern reichen, von Innenverkleidungen/Komfortteilen bis zu Isolatoren/Dichtungen/Diaphragmen und Motorlagern aus Gummi.
Luft- und Raumfahrt: Verbundstrukturteile, Innenraumkomponenten und Paneele für Flugzeuge und Raumfahrzeuge werden durch Compression Molding hergestellt. Gummi- und Hochtemperatur-Gummidichtungen, Gasket und Rohrleitungskomponenten werden ebenfalls häufig durch Compression Molding gefertigt.
Medizin: Gehäuse für medizinische Geräte und Ausrüstung werden durch Compression Molding hergestellt, mit reduzierten Werkzeugkosten im Vergleich zu alternativen Technologien. Verbrauchsmaterialien und Einweg-Gummiteile wie Spritzdichtungen werden ebenfalls auf diese Weise hergestellt.
Verbrauchsgüter: Starre und Gummiteile für Konsumgüter, wie: Gerätekomponenten, Griffe, Rohrverbindungen, Stoßdämpfer usw., werden auf diese Weise gefertigt.
Sportartikel: Elemente von Sportausrüstung, wie: die starren Gehäuse von Helmen, Schutzausrüstung, Stoßdämpfer und elastische Komponenten können durch Compression Molding hergestellt werden.
Baumaterialien: Einige starre Baumaterialien wie: Paneele, Fassaden und architektonische Komponenten werden auf diese Weise hergestellt.
Welche Arten von Materialien können für das Fließpressen verwendet werden?
Das Fließpressen gilt für eine Vielzahl von Materialien, die jeweils basierend auf den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts ausgewählt werden. Gängige Materialien sind:
Thermoset-Kunststoffe, wie Phenolharze, Melamin und Epoxidharze, aufgrund ihrer Fähigkeit, sich beim Aushärten irreversibel zu verfestigen.
Verbundstoffe, die Fasern wie Glas oder Kohlenstoff mit Harzen kombinieren, werden ebenfalls auf diese Weise hergestellt.
Gummi-Mischungen, insbesondere bei der Herstellung von Dichtungen und Abdichtungen, gehören zu den am häufigsten produzierten Teilen.
Einige Thermoplaste, insbesondere Polypropylen und Polyethylen, können durch Fließpressen verarbeitet werden, obwohl sie häufiger mit Spritzgießen in Verbindung gebracht werden. Dies ist eine Option, die in Betracht gezogen werden sollte, wenn die Volumina zu gering sind, um Spritzgießwerkzeuge wirtschaftlich zu machen.
Welche Produkte können durch Fließpressen hergestellt werden?
Kleine bis mittelgroße Gummi-Komponenten wie: Dichtungen, Membranen, Kabelschutzrohre, Stoßdämpfer usw.
Schäumige Pufferteile und Komfortpaneele.
Größere Paneele wie Innenraumteile für Autos und Flugzeuge.
Höher beanspruchte Tragstrukturteile wie: Halterungen, Befestigungen und Verstärkungen, hergestellt aus Glasfaser/Polymer-Verbundstoffen und weniger häufig aus kohlenstofffaserverstärkten Teilen.
Elektrische Isolatoren und Gehäuse für Anschlüsse.
Gehäuse für Konsumgüter in geringeren Stückzahlen.
Wo man nach Formenbau-Dienstleistungen suchen kann
Bei der Suche nach Formenbau-Dienstleistungen können Sie verschiedene Wege erkunden, um seriöse Anbieter zu finden. Nutzen Sie Online-Verzeichnisse und Plattformen, die sich auf die Vermittlung zwischen Herstellern und Dienstleistern spezialisiert haben. Dienste wie XTJ® listen Formenbau-Dienstleistungen auf und erleichtern Kontaktaufnahme, RFP/RFQ-Prozesse und das Lieferantenmanagement. Der Besuch branchenspezifischer Messen und Ausstellungen kann direkten Zugang zu potenziellen Formenbau-Dienstleistern bieten. Dies ermöglicht eine direkte Kommunikation und einen ersten Eindruck ihrer Fähigkeiten und Herangehensweise.
Der Kontakt zu Branchenverbänden, die sich auf bestimmte Bedürfnisse spezialisiert haben, kann sehr hilfreich sein, um den Marketing-Überfluss zu durchdringen. Diese Organisationen verfügen oft über eigene Verzeichnisse oder können Empfehlungen für zuverlässige Dienstleister aussprechen, basierend auf den Empfehlungen/Erfahrungen ihrer Mitglieder. Holen Sie Empfehlungen von Kollegen, Branchenkontakten oder anderen Unternehmen in Ihrem Netzwerk ein. Mundpropaganda kann wertvoll sein, um vertrauenswürdige Dienstleister bei vertrauenswürdigen Partnern zu finden. Erkunden Sie lokale Fertigungszentren oder Industriegebiete, in denen es üblich ist, Unternehmen zu finden, die Formenbau-Dienstleistungen anbieten. Seien Sie bei der Bewertung besonders vorsichtig, wenn keine Einführung, Empfehlung oder Bewertungen vorliegen.
Was ist der Prozess des Fließpressens?
Das Fließpressen ist ein relativ einfacher Prozess, der im Wesentlichen für große und kleine Teile der meisten Materialien identisch ist. Die Schließkraft der Werkzeuge und die Aushärtezeiten variieren je nach Art der Materialladung, und die Ausrüstung variiert mit der Größe der Werkzeugplatte und dem Ladevolumen.
Die Form, typischerweise aus Stahl oder Aluminium gefertigt, ist mit einem Trennmittel beschichtet, um die einfache Entfernung des fertigen Produkts zu erleichtern. Dies ist üblicherweise ein Silikonöl-Spray.
Das Material, in der Regel eine vorab abgemessene Menge an thermosettendem Harz oder Gummi-Mischung, wird entweder von Hand oder durch ein automatisiertes Dosiersystem in die Formhohlraum eingefüllt.
Der Form ist geschlossen, und Druck wird ausgeübt, um das Material zum Fließen zu bringen und die Form zu übernehmen.
Hitze und Druck werden für eine angemessene Aushärtezeit aufrechterhalten, sodass das Material ausreichend aushärtet, um extrahiert zu werden, nachdem es die Form angenommen hat.
Die Form wird geöffnet, und das fertige Produkt wird entweder von Hand oder Maschine entfernt.
Wie effizient ist das Druckgießen?
Die Effizienz ist ein komplexes Maß für einen industriellen Prozess, da sie stark von den Erwartungen des Nutzers abhängt. Dies ist erheblich niedriger als bei vergleichbaren Spritzgießwerkzeugen für im Wesentlichen identische Komponenten — oft sind Kostenunterschiede im Faktor zehn zugunsten des Druckgießens. Die meisten Polymerkomponenten werden auf Materialkostenbasis bewertet, wobei die Herstellkosten einen kleineren Anteil am Preis haben, was Maschinen-, Arbeits- und Abschreibungskosten widerspiegelt. Es ist üblich, dass druckgegossene Teile niedrigere Maschinen- und Abschreibungskosten, aber höhere Arbeitskosten haben, sodass der Preisvorteil des Teils fallweise analysiert werden muss. Druckgeformte Teile sind langsamer in der Produktion als die primäre Alternative des Spritzgießens. Das Druckgießen ist bei relativ niedrigen Stückzahlen wirtschaftlich und kann bei hohen Stückzahlen ohne Automatisierungsinvestitionen kostenintensiv werden. Für viele Teile sind Wandabschnitte zu dünn, um das Druckgießen zuverlässig zu machen, was Alternativen wie Transfer- oder Spritzgießen erfordert.
Insgesamt bietet das Druckgießen für Teile mittlerer bis hoher Stückzahl, bei denen ein duroplastisches Material erforderlich ist und das Teil relativ dickwandig ist, eine sehr effiziente Herstellungsoption.
Ist das Druckgießen kosteneffektiver als das Blasformen?
Es gibt keine einfache Antwort auf einen Kostenvergleich zwischen Druckgießen und Blasformen. Es hängt stark von den spezifischen Anforderungen des Projekts ab. Für die Hochvolumenproduktion einfacher, hohler Teile ist das Blasformen kosteneffizient. Das Druckgießen kann eine kostengünstige Lösung sein, wann immer die Stückzahlen niedriger sind, die Teile komplexe Formen haben, die Werkzeugkosten eine bedeutende Rolle spielen, und duroplastische Materialien benötigt werden. Es ist erwähnenswert, dass Fälle, in denen Druckgießen und Blasformen austauschbare Optionen sind, ziemlich selten sein werden, da das Blasformen im Allgemeinen für die Herstellung von Flaschentyp-Komponenten verwendet wird, die nicht gedruckt werden können.
Um mehr zu erfahren, siehe unseren vollständigen Leitfaden zum Blasformen-Prozess.
Was sind die Vorteile des Druckgießens?
Das Druckgießen bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber den klaren alternativen Herstellungsverfahren des Spritzgießens, darunter:
Niedrigere Werkzeugkosten als beim Spritzgießen.
Eignung für größere Teile mit komplexen Geometrien und unterschiedlichen Wandstärken, die beim Spritzgießen schwierig oder teuer sein können.
Das Druckgießen ermöglicht eine breitere Palette von Materialien, einschließlich: duroplastischer Kunststoffe, Verbundstoffe, Gummi-Mischungen und sogar einiger Thermoplaste.
Reduzierter Materialabfall im Vergleich zum Spritzgießen, da Spritzlinge und Kanäle beim Spritzgießen in der Regel größer im Volumen sind als das Überlauf- oder Flash-Material beim Druckgießen.
Das Druckgießen eignet sich für die Produktion in niedrigen Stückzahlen mit geringen Einrichtungs- und Demontagekosten.
Das Druckgießen ist hervorragend geeignet für die Herstellung von dickwandigen Teilen mit gleichmäßiger Dichte.
Was sind die Nachteile des Druckgießens?
Das Druckgießen ist ein leistungsfähiges Werkzeug, aber es gibt Dinge, die es nicht kann, wie zum Beispiel:
Es ist schlecht geeignet für hohe Stückzahlen, und die Kosten für Automatisierung können das Niveau der Einrichtungskosten beim Spritzgießen erreichen oder übersteigen.
Es ist ein langsamer Prozess, bei dem eine Nachhärtung im Werkzeug erforderlich ist, was die Produktivität verringert.
Es kann keine dünnwandigen Teile formen.
Toleranzen sind gut, aber niedriger als die Präzision, die durch Spritzgießen erreicht werden kann.
Teile benötigen möglicherweise eine Nachhärtungszeit nach dem Formen, um den thermosettenden Prozess abzuschließen.
Materialverteilung kann ungleichmäßig sein und eine schlechte Wiederholbarkeit aufweisen, was die Teilqualität beeinträchtigt.
Während die Werkzeugkosten für kleine Teile niedrig sind, steigen sie bei größeren Teilen schnell an.
Der Fluss im Werkzeug ist begrenzt, daher kann eine schlechte Ladungspräparation oder -platzierung die Teilqualität beeinflussen.
Feine Details und Oberflächenfinishs können schwer reproduzierbar sein, da sowohl der Fluss als auch der Druck begrenzt sind.
Wie viel kostet die Druckform?
Die Kosten für das Druckformen variieren erheblich, abhängig von der Komplexität des Teils, der Materialauswahl, der Produktionsmenge und den Werkzeuganforderungen. In der Regel ist das Druckformen kostengünstiger bei geringeren Produktionsmengen, kleineren Teilen und einfacheren Geometrien.
Werkzeugkosten für das Druckformen sind oft niedriger als für vergleichbare spritzgegossene Teile, was es zu einer wirtschaftlichen Wahl für Anwendungen macht, die die optimalen Kriterien erfüllen.
Für die Massenproduktion und komplexe Designs bietet das Spritzgießen eine bessere Kosteneffizienz.
Wie wird die Presskraft beim Druckformen berechnet?
Die Presskraft beim Druckformen wird basierend auf der projizierten Fläche des zu formenden Teils und den Fließeigenschaften des zu verarbeitenden Materials berechnet.
Die Formel lautet:
Presskraft = (projizierte Fläche × Materialdruck) x Sicherheitsfaktor
Der Sicherheitsfaktor berücksichtigt Unsicherheiten im Materialfluss und andere Variablen. Dieser Aspekt erfordert Erfahrung und ein gutes Verständnis der Werkzeuge, Materialien und Verarbeitungsaspekte.
Wie hoch ist die Zykluszeit beim Druckformen?
Die Zykluszeiten beim Druckformen variieren erheblich, abhängig von Faktoren wie: dem verwendeten Material, der Komplexität des Teils, dem Werkzeugdesign und der eingesetzten Formmaschine.
Typischerweise liegen die Zykluszeiten beim Druckformen bei etwa zwei Minuten pro Zyklus für kleine Teile und können bis zu 10 Minuten pro Zyklus für schwerere Abschnitte dauern, die länger zum ausreichenden Aushärten benötigen.
Höherhärte-Temperaturmaterialien können längere Aushärtezeiten erfordern, was die gesamte Zykluszeit beeinflusst.
Wann sollte das Spritzgießen eingeleitet werden?
Wenn das Teil den allgemeinen Anforderungen des Spritzgießens entspricht, kann ein Bewertungs- und Angebotsprozess eingeleitet werden. Die Grundanforderungen sind:
Thermoplastisches Gummi, starre oder Verbundwerkstoffkomponenten sind erforderlich.
Teile haben eine geeignete Mindestwandstärke, um die Verarbeitungsparameter des erforderlichen Materials zu erfüllen.
Die Profile sind einfach genug, um in einem begrenzten Fluss- und Niederdruckverfahren reproduziert zu werden.
Untercutts sind nicht vorhanden (bei starren Materialien) und von moderaten Proportionen bei Elastomeren.
Die Teile werden in geeigneten Mengen benötigt — kleine Teile können in Mehrfachkavitäten gefertigt werden, um die Verarbeitungskapazität zu erhöhen, größere Teile werden jedoch mit Einzelkavitäten hergestellt.
XTJ ist ein führender OEM-Hersteller, der sich der Bereitstellung von Komplettlösungen von Prototyp bis Produktion verschrieben hat. Wir sind stolz darauf, ein nach ISO 9001 zertifiziertes System für Qualitätsmanagement zu sein, und wir sind bestrebt, in jeder Kundenbeziehung Mehrwert zu schaffen. Das tun wir durch Zusammenarbeit, Innovation, Prozessverbesserungen und außergewöhnliche Handwerkskunst.
