Was ist Umspritzen?

Overmolding ist ein einzigartiges, kundenspezifisches Spritzgussverfahren, das eine nahtlose Kombination mehrerer Materialien zu einem einzigen Teil oder Produkt ermöglicht. Es umfasst typischerweise eine starre Komponente auf Kunststoffbasis, die mit einer dünnen, biegsamen, gummiartigen Außenschicht aus thermoplastischem Elastomer (TPE) oder anderen Materialien überzogen ist. Dabei wird entweder eine Einkomponententechnik (Einlegeformung) oder eine Zweikomponententechnik (Mehrkomponentenformung) verwendet.

DESIGN FÜR DAS UMSPRITZENDas Design für das Umspritzen kann schwierig sein. Es ist jedoch entscheidend, dass Ihr Teil richtig für das Umspritzverfahren entwickelt wird. Der Designprozess beginnt mit dem Verständnis der Funktion des Teils. Hier sind einige gute Fragen, die Sie sich im Vorfeld stellen sollten:● Was soll Ihr Teil leisten? – Da das Umspritzverfahren ein breites Anwendungsspektrum hat, müssen Sie die Kernfunktion Ihres Teils verstehen. Wenn Sie beispielsweise eine Dichtung für ein wasserdichtes Gehäuse formen, ist die richtige Abdichtung wahrscheinlich die wichtigste Funktion.● Welchen Einflüssen wird das Teil ausgesetzt sein? – UV-Licht der Sonne oder aggressive Chemikalien können bestimmte Kunststoffe beschädigen. Wenn Sie wissen, wo das Teil eingesetzt wird und welchen Einflüssen es ausgesetzt ist, können Sie Materialien auswählen, die beständiger gegen UV-Licht sind als andere.● Warum wird das Teil umspritzt? – Wenn Sie einem Griff TPE (einen gummiartigen Kunststoff) hinzufügen, kann dies der Griffigkeit, der Ergonomie, dem Komfort oder der Vibrationsdämpfung dienen (siehe oben). Die Beantwortung dieser Frage hilft Ihnen herauszufinden, welches Material für Ihre Zwecke am besten geeignet ist. Sie können zum Beispiel eine bestimmte TPE-Sorte (es gibt viele) wählen, um eine hohe Griffigkeit bei Nässe zu erzielen, und eine andere für eine hohe Vibrationsdämpfung.● Was sind die langfristigen Produktionsanforderungen? – Faktoren beim Teiledesign, wie die Wandstärke, können sich auf Zykluszeit und Stückpreis auswirken. Ein Beispiel ist eine stark vibrationsdämpfende Griffigkeit. Das TPE könnte dicker sein, um eine bessere Vibrationsdämpfung zu erzielen, aber das kann eine längere Zykluszeit zur Folge haben. Die langfristigen Kosten für das zusätzliche Material und die Zykluszeit könnten im großen Maßstab enorm sein; bei einer Anwendung mit geringerem Volumen könnte es sich jedoch „lohnen“.Sobald Sie die Funktion Ihres Teils genau verstanden haben, sollten Sie sich das Design des Teils ansehen und sicherstellen, dass es für den Herstellungsprozess optimiert ist. Weitere Designüberlegungen betreffen Wandstärke, Angussposition, Schrumpfung, Dichtungsmerkmale und mechanische Verriegelungsfunktionen.● Wandstärke – Wie bei jedem Spritzgussteil sollte die Wandstärke im gesamten Teil konsistent sein und dicke Bereiche sollten vermieden werden. Eine konsistente Wandstärke erzeugt einen gleichmäßigen Kunststofffluss. Zu dicker Kunststoff kann Schrumpfspuren und Hohlräume verursachen.● Angussstelle – Der Kunststoff muss von der Spritzgussmaschine in den gewünschten Bereich des Teils gelangen. Wenn der Kunststoff in das Teil eintritt (am Anguss), kann eine kleine Spur entstehen. Bei kosmetischen Teilen muss dies unbedingt berücksichtigt werden.● Dichtungsmerkmale – Die Form muss richtig an der Oberfläche des Substrats abdichten, um saubere Kanten zwischen Substrat und Umspritzung zu erhalten. Wenn das Substrat aus Kunststoff besteht, können gewisse Überschneidungen in das Umspritzwerkzeug eingebaut werden, um es zusammenzudrücken und abzudichten.● Schrumpfung – Wie jeder andere Kunststoff schrumpft auch die Umspritzung je nach den Angaben des Materialherstellers und der Teilekonstruktion. Da bei größeren Wandstärken eine stärkere Schrumpfung auftritt, muss sichergestellt werden, dass die Umspritzung nicht vom Substrat wegschrumpft.

UMSPRITZMATERIALIENNachdem Sie die beiden oben genannten Schritte (Verständnis der Teilefunktion und Optimierung des Teiledesigns für die Fertigung) durchlaufen haben, sollten Sie über solide Parameter für die Materialauswahl verfügen. Die Herausforderung bei der Materialauswahl besteht darin, dass buchstäblich Tausende von Umspritzmaterialien zur Auswahl stehen und praktisch wöchentlich neue entwickelt werden. Deshalb wenden wir uns bei der Evaluierung eines neuen Umspritzprojekts direkt an unsere Lieferanten und stellen sicher, dass wir die besten Materialien für die jeweilige Aufgabe haben. Die meisten Kunststoffhersteller verfügen über Anwendungstechniker, die jede Anwendung bewerten und über die neuesten Entwicklungen auf dem Laufenden bleiben. Es gibt keinen Grund, ihre Erfahrung und ihr Wissen nicht zu nutzen. Gleichzeitig sollten wir einige allgemeine Faktoren der Materialauswahl verstehen, wie z. B. die Haftung. Wir sollten auch die Materialeigenschaften wie Härte und Reibung genau kennen. Bei der Materialauswahl sollten sowohl das Substrat als auch das Umspritzmaterial berücksichtigt werden. TPE-Kunststoff gibt es in verschiedenen Varianten, basierend auf physikalischen Eigenschaften wie Elastizität und Härte sowie seiner Fähigkeit, an anderen Kunststoffen zu haften. Beispielsweise kann sich ein TPE gleich anfühlen wie ein anderes, aber möglicherweise nicht gut an einem Polypropylensubstrat haften. Hier sind einige Faktoren, die Sie berücksichtigen sollten:● Bindung – Manche Materialien verbinden sich beim Umspritzen, andere nicht. Eine vollständige Bindung ist ideal, obwohl sie nicht immer notwendig ist. Wenn die Materialien nicht miteinander verbunden werden können oder müssen, können mechanische Merkmale wie Hinterschneidungen und Vertiefungen entwickelt werden, um eine dauerhafte Verbindung sicherzustellen.● Temperatur – Da Sie Kunststoff über Kunststoff gießen, darf sich das Substrat unter der Hitze und dem Druck des Spritzgussprozesses nicht verformen.Materialeigenschaften sind für Anwendungen wichtig, die bestimmte Funktionen erfordern (wie Vibrationsdämpfung oder Griffigkeit). Beim Umspritzen von TPE-Materialien gibt es einige Eigenschaften, die entscheidend sind:● Zugfestigkeitseigenschaften – Die meisten Datenblätter enthalten mehrere Eigenschaften in Bezug auf Zugfestigkeit, Dehnung, Zugmodul usw. Die Zugfestigkeitseigenschaften geben an, wie gut sich das Material unter Dehnungsbedingungen verhält. Wenn Ihr Projekt erfordert, dass sich die umspritzten Merkmale richtig dehnen und wieder zurückstellen, ist dies eine wichtige Eigenschaft. Sie sollten auch auf die Angussposition und die Fließrichtung des Kunststoffs achten. Die Zugfestigkeitseigenschaften können mit und gegen den plastischen Fluss drastisch unterschiedlich sein.● Kompressionseigenschaften – Da TPE-Kunststoffe aufgrund ihrer Flexibilität am häufigsten verwendet werden, kann es für Ihr Projekt wichtig sein zu wissen, wie stark das Teil ohne bleibende Schäden komprimiert werden kann.● Reibungskoeffizient – Reibung ist die Kraft, die erforderlich ist, um eine Oberfläche über eine andere zu bewegen. Der Reibungskoeffizient variiert je nach TPE-Typ. Auch die Oberflächenbeschaffenheit der Form ist ein Faktor.● Härte – Die Härteeigenschaft gibt die Fähigkeit eines Materials an, Eindrücken zu widerstehen. Da die Härte verschiedener Materialien so stark variieren kann (denken Sie an TPE im Vergleich zu gehärtetem Stahl), werden unterschiedliche Skalen verwendet. Achten Sie beim Vergleich zweier Materialien darauf, dass sie auf derselben Skala liegen. Während die „Härte“ eines Materials üblicherweise damit in Verbindung gebracht wird, wie sich ein TPE-Kunststoff anfühlt, erhält man ein vollständiges Bild, wenn man den Biegemodul hinzufügt.● Biegemodul – Der Biegemodul ist die Biegefestigkeit eines Materials. Diese Eigenschaft ist der zweite Faktor für das „Gefühl“ von TPE und sollte bei der Griffigkeit berücksichtigt werden. ● Materialdicke – Aus Designsicht beeinflusst die Materialdicke die Effektivität der Materialeigenschaften. Dickere TPE-Wandungen absorbieren mehr Vibrationen und fühlen sich weicher an. Dünnere TPE-Wandungen verringern die Vibrationsdämpfung des Materials.

UMFORMVORGÄNGE: Im Allgemeinen ist der Umformprozess derselbe wie ein Spritzgussverfahren, mit dem Unterschied, dass der Kunststoff über eine andere Komponente geformt wird. Der Unterschied liegt in der Handhabung. Beim Umformen wird das Substrat bei jedem Zyklus in die Form geladen. Die Art und Weise, wie das Substrat geladen wird, führt zu zwei unterschiedlichen Umformvorgängen: 1) MANUELLES SPRITZGUSS: Beim manuellen Verfahren wird das Substrat in einem herkömmlichen Spritzgussverfahren spritzgegossen. Die Substrate werden dann für den Umformvorgang von Hand in eine andere Form geladen. Der Bediener entnimmt das fertige Teil aus der Form, führt eine Inspektion durch und verpackt die Teile. Manuelles Umformen ist das gängigste Verfahren für Umformungen kleiner bis mittlerer Stückzahlen. Der Vorteil des manuellen Umformens ist seine Einfachheit. Die für das Substrat und die Umformung benötigten Werkzeuge sind einfach (im Vergleich zum Zweikomponenten-Werkzeug), und es wird keine zusätzliche Ausrüstung benötigt. Die Nachteile sind der Arbeitsaufwand und potenziell inkonsistente Zykluszeiten, die durch die Bediener verursacht werden. Mit steigendem jährlichen Auftragsvolumen kann der Arbeitsaufwand so groß werden, dass Investitionen in Automatisierungssysteme oder ein Zweikomponenten-Spritzgussverfahren gerechtfertigt sind.2) ZWEIKOMPONENTEN-SPRITZENMOLD: Modernere Spritzgussmaschinen können zwei verschiedene Polymere gleichzeitig verarbeiten. Beim Zweikomponenten-Spritzguss wird das Substrat mithilfe einer komplizierten Form und Robotern auf einer Seite geformt und dann auf die andere Hälfte übertragen. Dies geschieht bei jedem Zyklus. Der Prozess erfordert eine modernere Spritzgussmaschine und Form, kann aber im Vergleich zu manuellen Verfahren zu einem niedrigeren Stückpreis führen.Die Entscheidung zwischen den beiden Spritzgussverfahren erfolgt von Fall zu Fall. Es gibt keine allgemeingültige Regel, wann ein automatisiertes Umspritzen gerechtfertigt ist. Um dem Endbenutzer die beste Option zu bieten, berücksichtigen Spritzgießer verschiedene Variablen wie Arbeitseinsatz, jährliche Bestellmengen, Budget, Materialverbrauch, Zykluszeit usw. UMSPRITZEN VS. EINLEGEFORMEN: Einlegeformen und Umspritzen sind beides Verfahren, bei denen Kunststoff im Spritzgussverfahren um etwas herum geformt wird. Der Hauptunterschied besteht darin, dass beim Umspritzen typischerweise ein gummiartiger Kunststoff über die Oberseite einer anderen Kunststoffkomponente geformt wird, während beim Einlegeformen Kunststoff um eine nicht-plastische Komponente herum geformt wird.