Verwendung von Vakuumguss zum Umspritzen und Umspritzen

May 24, 2023

18. Mai 2022

Vakuumgießen ist ein unschätzbar wertvolles Verfahren für die Prototypenherstellung und die Kleinserienproduktion. Es wird häufig in den meisten Phasen von Produktentwicklungsprojekten in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Wenn kleine Volumina benötigt werden, ist das Vakuumgießen im Vergleich zur Beauftragung von Aluminium-Softtooling für den Spritzguss äußerst schnell und kostengünstig.

Beim Overmoulding wird einem Bauteil durch Spritzgießen ein zweites Material hinzugefügt, daher die Bezeichnung Two-Shot Moulding. Während der Prototyping-Phase eines Produktentwicklungsprogramms eignet sich das Vakuumgießen jedoch hervorragend zur Simulation des Umspritzens. In den meisten Fällen wird der Oberfläche des Bauteils ein Elastomer hinzugefügt, um die Griffigkeit, das Gefühl des Produkts in der Hand oder die Ästhetik zu verbessern. Es gibt noch weitere Gründe für den Einsatz von Overmoulding, die wir weiter unten besprechen werden.

Beachten Sie, dass das echte Umspritzen normalerweise in einem einzigen speziellen Spritzgusswerkzeug oder manchmal bei kleinen Mengen in zwei separaten Werkzeugen erfolgt. Beim Umspritzen mit Vakuumguss sind jedoch immer zwei Werkzeuge aus Silikonkautschuk erforderlich.

Im Gegensatz dazu werden beim Einlegespritzen kleine Teile in den Werkzeughohlraum eingelegt und dann die Kunststoffkomponente um die Einsätze herum geformt, sodass sie fest mit ihnen verbunden werden. Beim Prototyping simuliert das Vakuumgießen das Umspritzen von Einlegeteilen sehr gut. Typischerweise werden Gewindeelemente umspritzt, aber wie wir weiter unten sehen werden, gibt es für diese Technik auch andere Anwendungen.

Beim Umspritzen mit Vakuumguss werden Teile simuliert, die nach der vollständigen Produktion im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden. Ein großer Vorteil des Vakuumgießens in Polyurethan (PU)-Harz ist die große Bandbreite an Materialien, die simuliert werden können – von weichen Elastomeren bis hin zu glasfaserverstärktem Nylon. Darüber hinaus ist nahezu jede Farbe herstellbar.

Kunden verlangen in der Regel, dass ein starrer Typ mit einem weichen Typ umspritzt wird, um das Umspritzen mit einem thermoplastischen Elastomer (TPE) zu simulieren. Seltener verwenden wir Vakuumguss, um eine relativ steife PU-Sorte mit einer anderen relativ steifen Sorte, vielleicht in einer anderen Farbe, zu übergießen, oder wir verwenden ein farbiges PU-Harz, um einen klaren PU-Guss zu übergießen.

Beispielanwendungen sind weiche Griffe an taktilen Produkten wie Haarbürsten oder Handheld-Controllern. Es ist auch ein beliebtes Verfahren bei der Entwicklung medizinischer Geräte, Arzneimittelverabreichungsgeräte, Konsumgüter und Automobilverkleidungen. Da es sich bei beiden Materialien um PU-Typen handelt und die Umspritzung vor der vollständigen Aushärtung des Primärformteils erfolgt, ist die Verbindung zwischen den beiden Materialien sehr stark, sodass ein für Handhabungsversuche geeignetes Teil entsteht.

Eine weitere Anwendung, für die das Umspritzen ideal ist, ist die Herstellung integrierter Dichtungen. Abhängig von den Anforderungen des Bauteils können dünne Abschnitte in weichen PU-Qualitäten gegossen werden, um sehr nachgiebige Dichtungen zu schaffen und das Austreten von Flüssigkeiten oder Stäuben/Pulvern zu verhindern. Diese Art von Dichtung kann für Prototypen nützlich sein, die für Funktionstests bestimmt sind. Wenn darüber hinaus umspritzte Dichtungen anstelle von flüssigen Dichtungsmitteln verwendet werden, können Prototypenkomponenten während des Tests leichter zerlegt und wieder zusammengebaut werden.

Die von uns zum Umspritzen von Dichtungen verwendeten Polyurethantypen sind im Allgemeinen beständig gegen Säuren, Basen, Öle und Kraftstoffe. Dennoch empfehlen wir Kunden, die Materialverträglichkeit zunächst mit uns abzuklären.

Die besten Ergebnisse werden beim Umspritzen eines PU-Gussteils erzielt. Wir können aber auch CNC-bearbeitete Kunststoff- oder Metallteile sowie modifizierte Produktionsteile umspritzen. Um eine gute Verbindung zu gewährleisten, ist die Materialverträglichkeit wichtig. Informieren Sie sich daher zunächst bei uns.

Es ist auch möglich, SLA- oder DLP-3D-gedruckte Teile zu umspritzen, da diese nicht porös sind. Mit SLS, FDM oder PolyJet hergestellte Teile funktionieren nicht so gut, da die Porosität sowohl bei der Herstellung der Silikonform als auch beim Vakuumgießen zu Problemen mit Ausgasungen und Verformungen führen kann.

Hervorragende Ergebnisse werden erzielt, wenn wir zunächst zwei Master mithilfe von SLA in 3D drucken. eines mit einer Außengeometrie, die das fertige Teil ohne Umspritzung simuliert, und das zweite mit einer Geometrie, die das Teil mit Umspritzung simuliert. Diese 3D-gedruckten Teile werden dann von Hand bearbeitet und für den Einsatz als Vorlagen beim Gießen der Silikonkautschukformen vorbereitet. Eine dieser Formen wird dann zum Gießen des Teils ohne Umspritzen verwendet, anschließend wird das Gussteil in der zweiten Form umspritzt.

Normalerweise verwenden wir das Umspritzen, um ein Teil mit zugekauften Teilen wie Gewindeeinsätzen oder elektrischen Kontakten auszustatten, oder um Teile, die wir selbst CNC-bearbeitet haben, wenn es wichtig ist, Merkmale mit engen Toleranzen zu haben. Wenn mehrere Einsätze erforderlich sind, können wir eine Vorrichtung CNC-bearbeiten, um sicherzustellen, dass sie relativ zueinander und zum Formhohlraum genau positioniert sind.

Neben der Bereitstellung von Gewinden zum Befestigen von Teilen aneinander können Einsätze auch als Gleitbuchsen oder mit eng tolerierten Bohrungen für den Einbau von Wälzlagern ausgeführt sein. Elektrische Kontakte sind eine weitere häufig nachgefragte Art von Einsätzen. Wenn ein Produkt eine durchsichtige Öffnung benötigt, die auch abgedichtet ist, kann der durchsichtige Teil einfach umspritzt werden, um eine robuste, abgedichtete Verbindung zu schaffen. Die beste Verbindung/Dichtung wird erreicht, wenn das klare Teil in ein klares PU-Harz gegossen wird.

Andere Anwendungen für das Umspritzen sind vielfältig, abhängig von der erforderlichen Funktion des Teils und der Vorstellungskraft des Designers! Beachten Sie jedoch, dass bei Kunststoffeinsätzen auf die Materialverträglichkeit geachtet werden muss, um eine gute Verbindung zu erreichen.

Wir haben das Glück, sowohl Vakuumguss als auch PolyJet-3D-Druck im eigenen Haus zu haben. Aufgrund unseres detaillierten Verständnisses beider Prozesse können wir unvoreingenommene Ratschläge dazu geben, welcher für ein bestimmtes Projekt am besten geeignet ist. Die Wahl hängt von vielen Faktoren ab, darunter den erforderlichen Materialeigenschaften, der Größe, den Mengen, dem Zeitrahmen, der Verarbeitung und der Frage, ob Einsätze umspritzt werden müssen oder nachträglich eingebaut werden können.

Bisher haben wir den Einsatz von Vakuumguss zum Umspritzen und Umspritzen während der Produktentwicklung besprochen. Allerdings ist das Verfahren so vielseitig, dass es auch für Kleinserienteile eingesetzt werden kann. Vakuumgegossenes PU verfügt über Materialeigenschaften, die für viele „reale“ Produkte geeignet sind. Es ist isotrop, porenfrei, zäh, reißfest, UV-beständig, wasserbeständig und hitzebeständig. Einige Qualitäten sind feuerhemmend. Denken Sie auch daran, dass PU-Harze in einer Vielzahl von Qualitäten erhältlich sind, von hart bis weich und klar oder farbig, und dass nahezu jede Oberflächenbeschaffenheit reproduziert werden kann.

Die Anwendungen für das Umspritzen und Umspritzen mit Produktionsteilen sind sehr unterschiedlich, Vakuumguss eignet sich jedoch sehr gut für organische Formen, die in 3D gedruckt werden können und als Vorlagen für die Herstellung von Formen verwendet werden können. Durch das 3D-Scannen können beispielsweise die Hände, Füße oder der Kopf einer Person gescannt werden, sodass wir Produkte herstellen können, die wirklich personalisiert sind und perfekt passen. Wie beim Prototyping liegt die Grenze tendenziell in der Vorstellungskraft des Designers!