Schaum-Spritzgießen
Effiziente Leichtbau-Technologie für moderne Kunststoffprodukte
Das Schaum-Spritzgießen ist eine wirkungsvolle Methode, Bauteile leichter, steifer und wirtschaftlicher herzustellen. Durch den gezielten Einsatz physikalischer oder chemischer Treibmittel wird die Schmelze aufgeschäumt und im Werkzeug ein Mikro- oder Makroschaum erzeugt. Das Ergebnis: Materialeinsparung, reduzierte Schwindung, geringere Verzugsneigung und oft kürzere Zykluszeiten.
Physikalisches Schäumen (z.B. MuCell-Verfahren)
Beim physikalischen Schäumen werden inerte Gase wie Stickstoff oder CO₂ unter Druck in die Kunststoffschmelze eingetragen. Der Gasanteil entlastet das Material, erzeugt eine gleichmäßige Zellstruktur und ermöglicht reproduzierbare Bauteileigenschaften.
Verfahren im Überblick
Niederdruck-Schäumen
- Gas, meist N2, wird über eine Dosiereinheit in die Schmelze eingemischt.
- Die Kavität wird nur zum Teil gefüllt.
- Eine Nachdruckphase mit hohem Druck entfällt
- Die Zellen expandieren und füllen den Rest der Kavität.
- schnelles Schäumen und hoher Gasdruck
- feinporige Zellstruktur
- Schlierenbildung an der Oberfläche
- Sichtteile mit spezieller Werkzeugtechnologie oder optimierten Materialtypen möglich
Typische Vorteile:
- Gewichtseinsparung (typisch 5% - 15%), auch besser in Spezialfällen
- Reduzierung Verzug und Einfallstellen
- Schließkraftreduktion
- Reduzierung Zykluszeit bis zu 40%
- mehr Designfreiheit, z.B. Wandstärkenreduktion
- verbesserte Nachaltigkeit (CO2-Reduktion, reduzierter Energieverbrauch)
Hochdruck-Schäumen = MuCell-Schäumen + Dekompressionshub
- Die Schmelze wird zunächst in das Werkzeug eingespritzt und kurz mit Nachdruck versehen.
- Eine schnelle, definierte Werkzeugdekompression löst die Zellbildung aus.
- zusätzliche Maschinenaustattung für Dekompression notwendig
- Werkzeug muss für Dekompressions ausgelegt sein
- Bauteil muss für Dekompression geeigenet sein
Vorteile MuCell + Dekompressionshub:
- Eignet sich für größere, dickwandigere Bauteile.
- Sehr hohe Dichtereduktion bis 80% und Gewichtsreduktion realisierbar
- Zyklsuzeitverkürzung
- Sehr hohe Verzugsreduktion besonders bei glasfaserverstärkten Bauteilen
- maximale Biegefestigkeit und Steifigkeit bei minimaler Dichte
- sehr gut geeignet für große und flächige Bauteile
Schäumen mit Gas-Gegendruck
- Die Kavität wird vor und während des Einspritzens mit Gas beaufschlagt.
- Erst nach der Füllphase wird der Gegendruck kontrolliert abgelassen
- Durch den Druckabfall entsteht der Schaum.
- kompliziertere Werkzeug- und Prozesstechnik
Vorteile:
- Reduzierte Schlierenbildung möglich
- Homogenere Zellstruktur
- sehr hohe Dichtereduktion bis zu 80% möglich
- gut geeignet für sehr dicke Bauteile
Schäumen mit chemischem Treibmittel
Dem Kunststoff-Granulat wird ein chemisches Treibmittel-Masterbatch zugefügt. Hier erfolgt die Gasbildung, meist CO2, durch thermische Zersetzung des chemischen Treibmittels (z. B. Azodicarbonamid oder moderne intrinsisch sichere Blends). Das Gas wird in der Schmelze freigesetzt und bildet die Zellstruktur.
Eigenschaften
- Einfach in bestehende Prozesse integrierbar (Granulat → Trockner → Maschine)
- Keine zusätzliche Gastechnik notwendig.
- Kosteneffizient für Serienprodukte ohne hohe Investitionen.
- CO2 bietet Vorteile bei transparenten Bauteilen
- geringerer Gasdruck im Vergleich mit physikalischem Schäumen
- gröbere Zellstruktur
- geringere Schlierenbildung
- Homogenere Oberfläche
- schnellere Ausgasen aus Bauteil. Vorteil für Folgeprozesse
- besser geeignet für sehr dickwandige Bauteile
Warum Schaum-Spritzgießen?
- Weniger Materialverbrauch → direkte Kostenreduktion
- Mehr Maßstabilität → weniger Verzugsprobleme
- Kürzere Zykluszeit → geringere Energiekosten
- Leichtbau → Performancevorteile und CO₂-Einsparungen
- Geringere Werkzeugbelastung → längere Standzeiten
Fazit
Schaum-Spritzgießen ist weit mehr als ein Nischenverfahren. Ob physikalisch oder chemisch – die Technologie eröffnet klare funktionale und wirtschaftliche Vorteile. Die Wahl des richtigen Verfahrens hängt von Bauteilanforderungen, Oberflächenqualität und Investitionsbereitschaft ab. Wer leichte, verzugsarme und gleichzeitig wirtschaftliche Kunststoffbauteile benötigt, kommt an modernen Schäumverfahren nicht vorbei.