Dienstleistungen im Bereich des gasunterstützten Spritzgießens für leichte und hochfeste Bauteile
Reduzieren Sie den Materialverbrauch, vermeiden Sie Einfallstellen und verbessern Sie die mechanischen Eigenschaften mit fortschrittlichen Lösungen für das gasunterstützte Spritzgießen.
- Über 10 Jahre Erfahrung
- Branchenübergreifende Anwendungen
- Durchgängige Fertigung
Was ist gasunterstütztes Spritzgießen?
Das gasunterstützte Spritzgießen (GAIM) ist ein fortschrittliches Spritzgießverfahren, bei dem nach dem Einspritzen in die Form ein unter hohem Druck stehendes Inertgas (in der Regel Stickstoff) in die Kunststoffschmelze eingeleitet wird. Dadurch entsteht eine Hohlstruktur im Produkt, wodurch eine Gewichtsreduzierung erreicht, Schrumpfung vermieden und die strukturelle Festigkeit sowie das Erscheinungsbild verbessert werden.
Im Gegensatz zum herkömmlichen Spritzguss füllt GAIM den Formhohlraum nicht vollständig aus. Stattdessen wird ein Verfahren mit “Teilbefüllung und gasunterstütztem Ausstoß” angewendet, bei dem das Gas eine stabile Gaskanalstruktur im Kunststoff bildet. Dieses Verfahren eignet sich besonders für dickwandige Teile, Teile mit langem Fließweg sowie Produkte mit hohen Anforderungen an Optik und Struktur.
So funktioniert das gasunterstützte Spritzgießen
Kurzhub-Befüllung
Geschmolzener Kunststoff wird in den Formhohlraum eingespritzt, dieser wird jedoch nicht vollständig gefüllt, sodass Platz für den Gasdurchgang bleibt.
Gaseinspritzung
Hochdruckstickstoff wird über eine spezielle Luftnadel oder ein Luftkanalsystem in den Kunststoff eingeleitet, solange dieser sich noch im geschmolzenen Zustand befindet.
Gasdurchdringung
Das Gas strömt entlang des Weges des geringsten Widerstands und drückt die noch nicht vollständig gefüllte Schmelze zum Ende des Formhohlraums, während es gleichzeitig eine gleichmäßige Hohlstruktur im Inneren des Produkts bildet.
Verpackung und Kühlung
Das Gas wird kontinuierlich unter Druck gesetzt, um Materialschrumpfung auszugleichen und innere Spannungen sowie Oberflächenfehler zu verringern.
Gasfreisetzung und -ausstoß
Nach Abschluss des Abkühlvorgangs wird das Gas abgelassen, das Produkt entsteht und wird ausgestoßen.
Wann sollte man sich für das gasunterstützte Spritzgießen entscheiden (Lösung)
Das Produkt hat eine dickwandige Struktur, wodurch es anfällig für Schrumpfen oder Beulen ist.
Wenn ein Produkt eine große lokale Wandstärke aufweist (in der Regel über 4 mm), treten beim herkömmlichen Spritzgießen häufig folgende Probleme auf:
- Oberflächenschrumpfung (Einsinkstellen)
- Innere Hohlräume
- Ungleichmäßige Abkühlung, die zu Verformungen führt
Vorteile des luftunterstützten Spritzgießens: Durch den Ausgleich der Materialschrumpfung mittels innerem Luftdruck entsteht in dickwandigen Bereichen eine Hohlstruktur, wodurch das Schrumpfungsproblem grundsätzlich beseitigt und die optische Qualität verbessert wird.
Die Konstruktion muss leicht sein und gleichzeitig die strukturelle Festigkeit gewährleisten.
In Branchen wie der Automobilindustrie, der Elektronikbranche und der Robotik legen Produkte zunehmend Wert auf:
- Gewichtsreduktion
- Erhöhte strukturelle Steifigkeit
Vorteile des gasunterstützten Spritzgießens: Durch die Gestaltung mit Hohlquerschnitten lässt sich bei gleichzeitiger Reduzierung des Materialverbrauchs die Biegefestigkeit sogar erhöhen, wodurch ein “leichter, aber fester” Konstruktionseffekt erzielt wird.
Bei dem Produkt handelt es sich um ein langgestrecktes oder rohrförmiges Bauteil.
Zum Beispiel:
- Griffe
- Rahmenbauteile
- Rohr- oder ringförmige Produkte
Bei herkömmlichen Spritzgussverfahren treten bei diesen Strukturen häufig folgende Probleme auf:
- Schwierigkeiten beim Befüllen
- Hoher Druckverlust
- Hohes Verformungsrisiko
Vorteile des gasunterstützten Spritzgießens: Gas kann die Schmelze im Inneren schnell vorantreiben, wodurch die Fließfähigkeit verbessert, eine gleichmäßige Befüllung langer Fließwege gewährleistet und der Einspritzdruck reduziert wird.
Die Materialkosten sind hoch; wir hoffen, den Materialverbrauch optimieren zu können
Bei der Verwendung von technischen Kunststoffen (wie PC, ABS, PA usw.) machen die Materialkosten einen hohen Anteil aus.
Vorteile des gasunterstützten Spritzgießens: Durch die Herstellung einer Hohlstruktur wird der Einsatz unnötiger Feststofffüllstoffe reduziert, wodurch der Materialverbrauch effektiv gesenkt wird, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen, und somit die Gesamtkostenstruktur optimiert wird.
Hohe Anforderungen an die optische Qualität (kein Schrumpfen, keine Verformung)
Für Bauteile für den Außenbereich (z. B. Fahrzeuginnenausstattungsteile, Elektronikgehäuse):
Häufige Probleme beim herkömmlichen Spritzgießen:
Oberflächenvertiefungen, Wellen, ungleichmäßiger Glanz
Vorteile des gasunterstützten Spritzgießens: Ein konstanter innerer Gasdruck sorgt für eine glattere Oberfläche, wodurch die Gleichmäßigkeit des Erscheinungsbilds und die Produktqualität deutlich verbessert werden.
Bei Dimud empfehlen wir nicht einfach nur ein bestimmtes Verfahren, sondern bieten Ihnen auf Ihre Produktanforderungen abgestimmte, auf die Serienfertigung ausgerichtete technische Lösungen an.
Für Sie geht es hier nicht nur um die Frage, “ob Sie das gasgestützte Fertigungsverfahren einsetzen sollen”, sondern vielmehr darum, wie Sie mithilfe einer sinnvolleren Fertigungslösung die erfolgreiche Massenproduktion des Produkts erleichtern können.
- Unterstützung bei der DFM-Analyse: Prüft, ob das Produkt für das gasunterstützte Spritzgießen geeignet ist, und liefert Vorschläge zur strukturellen Optimierung.
- Optimierung der Gaskanal- und Formgestaltung: Gewährleistung eines stabilen Gasflusses und einer kontrollierbaren Formgebung.
- Prototypenprüfung und Testproduktion in Kleinserien: Reduzierung von Entwicklungsrisiken
- Massenproduktion und Bereitstellung aus einer Hand: Vom Entwurf bis zur Auslieferung stellen wir sicher, dass die Lösung tatsächlich umsetzbar ist.
Unsere Kompetenzen im Bereich des gasunterstützten Spritzgießens
Bei Projekten im Bereich des gasunterstützten Spritzgießens ist nicht nur die Ausrüstung selbst ausschlaggebend für die Qualität des Endprodukts, sondern die gesamten technischen Kompetenzen – vom Entwurf bis zur Serienfertigung. Dimud unterstützt Sie dabei, komplexe Strukturen mithilfe eines umfassenden Systems zur Formenentwicklung und -fertigung in serienreife Produkte umzusetzen, anstatt sie im Konzeptstadium stehen zu lassen.
Maßgeschneiderte Konstruktion von gasunterstützten Formen
Auf der Grundlage der konstruktiven Merkmale des Produkts führen wir eine gezielte, gasgestützte Formkonstruktion durch, die Folgendes umfasst:
- Planung und Optimierung von Luftkanalverläufen
- Auslegung des Luftnadel-/Einlasssystems
- Wanddicken- und Durchflussbilanzregelung
Entscheidend ist, sicherzustellen, dass das Gas innerhalb des Formhohlraums “entlang des vorgesehenen Weges” strömt und sich nicht zufällig ausbreitet, wodurch die Risiken beim Formpressen bereits an der Quelle verringert werden.
DFM-Optimierung
Zu Beginn des Projekts führen wir eine Fertbarkeitsanalyse Ihrer Produktstruktur durch, wobei wir uns auf folgende Punkte konzentrieren:
Ob es aufgrund dicker Wandstärken zu Formfehlern kommt; ob das gasunterstützte Verfahren die strukturelle Effizienz tatsächlich verbessern kann; und welche Bereiche einer strukturellen Optimierung bedürfen, um die Anforderungen der Serienfertigung zu erfüllen.
Der Vorteil dieses Schritts besteht darin, dass er Ihnen hilft, wiederholte Änderungen und unnötige Kosten vor dem Formenbau zu vermeiden.
Präzisionsformenbau
Dank unserer eigenen Formenbauwerkstatt können wir bei gasunterstützten Formen Folgendes gewährleisten:
- Hochdimensionale Präzisionssteuerung
- Stabile Konsistenz des Gaskanals
- Konstruktion einer langlebigen Form
Für Sie bedeutet dies geringere Schwankungen, eine stabilere Produktqualität bei der Serienfertigung und eine längere Lebensdauer der Form.
Integrierte Fertigung aus Spritzguss, Weiterverarbeitung und Montage.
Das gasunterstützte Spritzgießen ist nicht nur ein Formverfahren, sondern auch ein wesentlicher Bestandteil der gesamten Fertigungskette. Wir unterstützen:
- Gasunterstütztes Spritzgießen
- Oberflächenbehandlung und Weiterverarbeitung
- Montage von Baugruppen und Integration in die Gesamtmaschine
Sie müssen sich nicht um die Koordination zwischen mehreren Lieferanten kümmern; wir helfen Ihnen dabei, Ihren gesamten Produktionsprozess in ein stabiles System zu integrieren.
Branchenlösungen für den gasunterstützten Spritzguss
Das gasunterstützte Spritzgießen ist mehr als nur ein Formverfahren; es wird branchenübergreifend eingesetzt, um technische Herausforderungen zu bewältigen, bei denen es darum geht, Struktur, Gewicht und Kosten in Einklang zu bringen. Auf der Grundlage praktischer Erfahrungen aus der Serienfertigung wendet Dimud dieses Verfahren auf verschiedene industrielle Anwendungsfälle an und unterstützt Kunden dabei, die Produktstruktur zu optimieren und die Herstellbarkeit zu verbessern.
Herausforderungen der Branche:
- Dicke Wände im Innenbereich sowie Bauteile neigen zu Schrumpfung und Verformung.
- Ein hohes Bauteilgewicht beeinträchtigt die Ziele zur Gewichtsreduzierung des gesamten Fahrzeugs.
- Instabiler Formungsprozess bei langen Bauteilen.
Anwendungsbereiche der Lösung: Das gasunterstützte Spritzgießen wird häufig für Türgriffe, Armaturenbretthalterungen, Sitzbauteile und Rohrteile eingesetzt. Durch die Konstruktion mit Hohlstrukturen wird eine Gewichtsreduzierung erreicht, während gleichzeitig eine ausreichende strukturelle Steifigkeit und Schlagfestigkeit gewährleistet bleibt.
Herausforderungen der Branche:
- Hohe Anforderungen an die Oberflächenebenheit bei Gehäuseprodukten
- Komplexe Strukturen, jedoch ungleichmäßige Wandstärken, anfällig für Schrumpfspuren
- Schwierigkeiten bei der Abwägung zwischen Gewichtsreduzierung und Festigkeit des Produkts
Anwendungsbereiche der Lösung: Wird in Elektronikgehäusen, Tragkonstruktionen und Steckverbindern verwendet. Durch die interne Gasbildung wird die Wanddickenverteilung optimiert, wodurch sich die optische Qualität und die strukturelle Stabilität verbessern, ohne dass die Komplexität der Form erhöht wird.
Herausforderungen der Branche:
- Extrem hohe Anforderungen an Maßgenauigkeit und Konsistenz.
- Manche Bauteile müssen leicht sein und gleichzeitig ihre Steifigkeit bewahren.
- Der Formungsprozess muss stabil und kontrollierbar sein.
Anwendungsbereiche der Lösung: Geeignet für Gerätegehäuse, Halterungen und funktionale Strukturbauteile. Eine stabile Steuerung des gasunterstützten Spritzgussverfahrens reduziert innere Spannungen, verbessert die Chargenkonsistenz und erhöht die strukturelle Zuverlässigkeit.
Herausforderungen der Branche:
- Bauteile sind meist langgestreckte oder komplexe tragende Konstruktionen.
- Bei Produkten muss ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Gewichtsreduzierung hergestellt werden.
- Hoher Bedarf an schnellen Iterationen und Testproduktionen in kleinen Chargen.
Anwendungsbereiche der Lösung: Wird in Bauteilen für Roboterarme, Batteriegehäusen und Tragrahmen verwendet. Ermöglicht durch luftgestützte Verfahren eine Leichtbauweise komplexer Strukturen und unterstützt gleichzeitig den schnellen Übergang vom Prototyp zur Serienfertigung.
FAQ – Gasunterstütztes Spritzgießen
Es eignet sich für Produkte mit dicken Wänden, langen Strukturen und hohlen Formen, wie beispielsweise Teile für den Fahrzeuginnenraum, Griffe, Halterungen und Rahmenkomponenten, und kann Probleme mit Schrumpfung und Verformung wirksam beheben.
Nein. Hohlkonstruktionen optimieren zwar das Gewicht, verbessern aber in der Regel auch die Biegesteifigkeit, wodurch die Konstruktion effizienter wird, anstatt ihre Festigkeit zu beeinträchtigen.
Ja. Dies erfordert eine zusätzliche Auslegung des Luftkanalsystems und der Ansaugsteuerung, was höhere Anforderungen an die Formbau-Kompetenz stellt, kann jedoch die Formqualität erheblich verbessern.
Ja, aber bei mittleren und großen Chargen ist dies in der Regel kostengünstiger, während kleine Chargen häufiger zur strukturellen Überprüfung oder zum Testen von Prototypen verwendet werden.
Es können die meisten thermoplastischen Werkstoffe verwendet werden, doch die Fließfähigkeit und die Abkühlungseigenschaften der verschiedenen Werkstoffe beeinflussen den Gasantriebseffekt, weshalb eine Prozessbewertung erforderlich ist.
Durch eine geeignete Konstruktion und Prozesssteuerung lässt sich der Schwund in dickwandigen Bereichen erheblich reduzieren oder sogar ganz vermeiden, doch hängt der Effekt von der konstruktiven Auslegung ab.
Nein. Das Gas entweicht nach dem Formvorgang vollständig und verbleibt nicht im Produkt.
Der einzelne Formzyklus ändert sich kaum, doch der Aufwand für die anfängliche Formkonstruktion und die Fehlerbehebung wird sich leicht erhöhen. Nach Beginn der Serienproduktion lässt sich eine stabile und effiziente Produktion erreichen.
Ja, es unterstützt nachgelagerte Verarbeitungsverfahren wie Spritzlackieren, Galvanisieren, Schweißen und Montage, ohne dass dies Auswirkungen auf nachfolgende Verarbeitungsschritte hat.
Wenn bei einem Produkt die Gefahr besteht, dass es dickwandig wird, ein übermäßiges Gewicht aufweist oder an optischer Qualität einbüßt, wird eine DFM-Bewertung empfohlen, um festzustellen, ob der Einsatz eines luftunterstützten Verfahrens geeignet ist.