Zweikomponenten-Spritzguss vs. Umspritzguss: Was Sie wissen müssen

Ein praktischer Leitfaden für Ingenieure und Konstrukteure zum Vergleich zweier eng verwandter Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren

Das Spritzgießen ist eines der am häufigsten verwendeten Fertigungsverfahren für Produktingenieure. Es ermöglicht die schnelle und präzise Herstellung komplexer Teile bei minimalem Materialverlust und lässt sich gut von Prototypenmengen bis hin zu Großserien skalieren. Die Anwendungsbereiche erstrecken sich über eine enorme Bandbreite von Branchen – Verpackungen, Fahrzeuginnenausstattung, mechanische Komponenten wie Zahnräder und Gehäuse sowie Konsumgüter aller Art.

Zweistufenspritzguss und Überformung sind beides Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren, die unter dem Oberbegriff Spritzguss zusammengefasst werden. Sie weisen zwar Ähnlichkeiten auf, unterscheiden sich jedoch in wesentlichen Punkten, die sich auf Werkzeugkosten, Anlagenanforderungen, erreichbare Toleranzen und die Stückzahlen auswirken, bei denen sich der jeweilige Prozess wirtschaftlich lohnt. Hier erfahren Ingenieure und Konstrukteure, was sie wissen müssen.

Was ist Zweikomponenten-Spritzguss?

Das Zweikomponenten-Spritzgießen – auch als Dual-Shot-, Multi-Shot- oder Double-Shot-Spritzgießen bezeichnet – ist ein spezielles Spritzgießverfahren, bei dem Teile aus mehreren Materialien oder in mehreren Farben in einem einzigen Maschinenzyklus hergestellt werden, ohne dass nachträgliche Montagevorgänge erforderlich sind.

Das Verfahren lässt sich am besten anhand von Schichten verstehen. Das erste Material wird in eine Formkavität gespritzt, um das Substrat zu bilden – den starren Innenkern, um den herum nachfolgende Materialien geformt werden. Sobald das Substrat erstarrt und abgekühlt ist, wird es in eine zweite Formkavität übertragen. Diese Übertragung kann auf drei Arten erfolgen: von Hand, durch einen Roboterarm oder über eine Drehplatte, die das Substrat innerhalb derselben Maschine um 180 Grad dreht, um es an der zweiten Einspritzdüse auszurichten.

Nachdem das Substrat nun in der zweiten Formnische sitzt, wird das zweite Material darüber, hinein oder darum herum eingespritzt. Die beiden Materialien verbinden sich miteinander, während die zweite Schicht abkühlt, und das fertige Teil wird anschließend ausgeworfen.

Eine entscheidende Konstruktionsanforderung: Die beiden Materialien müssen aufgrund ihrer Fähigkeit zur Verbindung miteinander ausgewählt werden, und die beiden Formhälften müssen präzise ausgerichtet sein, um Verformungen am fertigen Teil zu vermeiden.

Vor- und Nachteile des Zweikomponenten-Spritzgießens

Das Zweikomponenten-Spritzgießen ist ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung langlebiger, hochwertiger Teile – insbesondere bei großen Stückzahlen. Zu den gängigen Anwendungen gehören Gehäuse, Griffe, Scharniere, luftdichte Dichtungen und Dichtungsringe sowie mehrfarbige Konsumgüter.

Was ist Überformung?

Das Umspritzen ist, wie das Zweikomponenten-Spritzgießen, ein Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren, bei dem aus zwei oder mehr Thermoplasten ein einziges Fertigteil entsteht. Es ist der bevorzugte Ansatz für Ingenieure, die starke, funktionale und ästhetisch ansprechende Bauteile herstellen möchten, die sich im Laufe der Zeit nicht delaminieren oder trennen.

Der Überformungsprozess beginnt mit dem Spritzgießen des Substrats aus dem steiferen Grundmaterial. Das Substrat wird dann – entweder manuell oder per Roboter – in ein Überformwerkzeug oder in eine spezielle Überformkavität innerhalb desselben Werkzeugs eingesetzt. Das geschmolzene Überformmaterial wird anschließend auf, in oder um das Substrat gespritzt. Während das Überformmaterial abkühlt, gehen die beiden Materialien eine chemische Bindung, eine mechanische Bindung oder beides ein. Der gesamte Zyklus kann in nur 30 Sekunden abgeschlossen sein.

Wenn aus funktionalen Gründen zwei weniger kompatible Kunststoffe kombiniert werden müssen, können mechanische Verbindungselemente wie Hinterschneidungen, Senkbohrungen oder umgekehrt konische Aussparungen in das Substrat integriert werden, um eine zuverlässige physikalische Verriegelung zu schaffen. Dieser Ansatz erhöht die Konstruktionskomplexität und verursacht gewisse Mehrkosten, bietet jedoch eine praktikable Lösung, wenn eine chemische Verbindung nicht realisierbar ist.

Vor- und Nachteile des Umspritzens

Überformung und Zweikomponenten-Spritzguss weisen viele der gleichen Kernvorteile auf – beide Verfahren erzeugen langlebige, vibrationsbeständige Teile aus mehreren Materialien mit komplexen Geometrien. Sie unterscheiden sich vor allem hinsichtlich der Eignung für große Stückzahlen und der Anforderungen an die Ausrüstung.

Die Wahl zwischen Zweikomponenten-Spritzguss und Umspritzen

Beide Verfahren sind bewährte, zuverlässige Methoden zur Herstellung langlebiger Teile aus mehreren Materialien oder in mehreren Farben. Die Entscheidung zwischen ihnen hängt von einer Handvoll wichtiger Projektvariablen ab: