Schaumspritzgießen von Thermoplasten

Als Spritzgießsonderverfahren ist das Thermoplast-Schaumspritzgießen (TSG) bereits seit Jahrzehnten bekannt und wird heute zunehmend für die Herstellung anspruchsvoller technischer Formteile eingesetzt. Die vor wenigen Jahren eingeführten modernen Verfahrensvarianten, wie die physikalische Direktbegasung der Schmelze während des Plastifiziervorgangs, führte zu einer Renaissance des Schaumspritzgießens.

Hier erfahren Sie mehr über die technischen Daten.

Die Gasbeladung der Kunststoffschmelze mit chemischen oder physikalischen Treibmitteln führt generell zur Ausbildung einer Integralschaumstrukur im Formteilinneren, wodurch sich gegenüber dem konventionellem Standard-Spritzgießen Vorzüge ergeben. Als verfahrensspezifischer Vorteil führt der Verzicht der klassischen Nachdruckphase zu geringen Werkzeuginnendrücken, wodurch sich ein geringer Schließkraftbedarf ergibt. Geometrieabhängig kann am Formteil durch die Zellstruktur bis zu 15 % Gewicht eingespart werden, weshalb neben dem Leichtbaupotenzial durch SSG auch ein lukrativer Kostenvorteil durch Materialeinsparung realisiert wird. Weiterer Vorteil: Der Verzicht auf Nachdruck bewirkt eine deutliche Reduzierung der Zykluszeiten.

Da das in der Kavität des Werkzeugs expandierende Gas wie ein innerer Nachdruck auf die Schmelze wirkt, werden Einfallstellen verringert und eine fließwegunabhängige, gleichmäßigere Werkstoffschwindung erzielt. Dadurch wird der Verzug geschäumter Formteile vermindert. Für die Herstellung maßhaltiger Formteile werden beim Thermoplast-Schaumspritzgießen die für die Werkzeuganpassung notwendigen Iterationsschritte reduziert, somit der Entwicklungsprozess beschleunigt und schließlich vergünstigt.

In der industriellen Praxis müssen die oben genannten Vorteile des Schaumspritzgießens für einzelne Formteile individuell betrachtet und umgesetzt werden. Der Oberflächenqualität und den mechanischen Eigenschaften der Formteile muss dabei besondere Beachtung geschenkt werden, da die poröse Struktur im Inneren und eventuelle Schlierenbildung an der Oberfläche die Formteileigenschaften negativ beeinflussen können.

Zur Verbesserung der Formteiloberflächenqualität werden aktuell verfahrenstechnische und werkstofftechnische Entwicklungen durchgeführt. Sowohl die Gasgegendrucktechnologie als auch eine variotherme Werkzeugtemperierung haben sich hierfür als geeignet erwiesen. Auch auf der Werkstoffseite werden durch eine angepasste Gasbeladung und durch die Verwendung von speziell oberflächenoptimierten Kunststofftypen attraktive Sichtbauteile aus technischen Thermoplasten realisiert.

Die erzielbare Materialeinsparung ist bei komplexen Formteilen begrenzt. Durch die Verwendung von atmenden Werkzeugen bei flächigen Bauteilen kann jedoch die Dichtereduktion deutlich erhöht werden, wodurch Formteile mit Aufschäumgraden von bis zu 50 % und mehr möglich sind. Hochaufgeschäumte Integralschaumstrukturen zeigen eine sehr hohe spezifische Biegesteifigkeit, wodurch derartige Formteile ein hohes Potenzial als Leichtbaukomponenten aufweisen.