Effiziente Leichtbau-Technologie für moderne Kunststoffprodukte

Die Kunststoffschmelze wird mit einem Treibmittel versehen. Im Werkzeug entstehen dann durch einen Druckabfall Blasenkeime, die in der Polymerschmelze expandieren. Der Schaum entsteht.

Das Schaum-Spritzgießen ist eine wirkungsvolle Methode, Bauteile leichter, steifer und wirtschaftlicher herzustellen.

Weniger Materialverbrauch → direkte Kostenreduktion
Mehr Maßstabilität → weniger Verzugsprobleme
Kürzere Zykluszeit → geringere Energiekosten
Leichtbau → Performancevorteile und CO₂-Einsparungen
Geringere Werkzeugbelastung → längere Standzeiten

Es existieren zwei Methoden das Gas als Treibmittel in die Schmelze zu bringen. Das pysikalische Schäumen und das chemische Schäumen. Bei beiden Methoden wird die Fließfähigkeit der Schmelze verbessert und der Einspritzdruck reduziert. Der Expansionsdruck des Gases ist homogen in der Kavität verteilt undreduziert den Bauteilverzug.

Physikalisches Schäumen

Beim physikalischen Schäumen werden inerte Gase wie CO₂ meist aber Stickstoff (N2) unter Druck in die Kunststoffschmelze eingetragen. Es existieren verschiedene Methoden, wie das Gas in die Schmelze eingebracht wird.

Ein sehr weit verbreitetes Verfahren ist das MuCell-Verfahren der Fa. Trexel. Dabei wird die notwendige Menge Gas (N2) im überkritischen Zustand während der Dosier-Phase über das Spritzgussaggregat in die Schmelze präzise eindosiert und über homogenes Mischen und Dispergieren zu einer einphasigen Lösung umgewandelt.

Schäumphase ist sehr schnell mit hoher Energie --> Wirkender Gasdruck liegt bei ca. 30 bar
Inertgas --> keine Zersetzungsrückstände, keine Korrosion
geringer Gasverbrauch --> geringere laufende Kosten
sehr homogene, feinporige Schaumstruktur bei gefüllten Kunststoffen
grobporiger Schaum bei ungefüllten Kunststoffen
sehr gute Verbesserung der Fließfähigkeit der Polymerschmelze -->auch gut geeignet für Dünnwandanwendung kleiner 1,5mm
höhere Gewichts- und Schließkraftreduktion
höhere Investitionskosten

Mit chemischem Treibmittel schäumen

Dem Kunststoff-Granulat wird ein chemisches Treibmittel-Masterbatch zugefügt. Hier erfolgt die Gasbildung, meist CO2, durch thermische Zersetzung des chemischen Treibmittels. Das Gas wird in der Schmelze freigesetzt und bildet die Zellstruktur.

langsamerer Übergang in Schäumphase mit geringerem Gasdruck von ca. 10 bar
gröbere Zellstruktur
geringere Schlierenbildung --> Homogenere Oberfläche
schnellere Ausgasen aus Bauteil. Vorteil für Folgeprozesse
besser geeignet für sehr dickwandige Bauteile
Einfach in bestehende Prozesse integrierbar (Granulat → Trockner → Maschine)
Keine zusätzliche Gastechnik notwendig --> Kosteneffizient für Serienprodukte ohne hohe Investitionen.
geringere Dichtereduktion
Zersetzungsrückstände im Bauteil

Schäumen mit Teilfüllung des Werkzeugs

Auch Niederdruck-Schäumen genannt
Standard-Variante beim Schäumen von Kunststoffbauteilen
Die Kavität wird nur zum Teil gefüllt.
Eine Nachdruckphase mit hohem Druck entfällt
Die Zellen expandieren und füllen den Rest der Kavität.
Diese Verfahrensvariante kann mit chemischem oder physikalischem Treibmittel genutzt werden

Typische Vorteile:

Gewichtseinsparung (typisch 5% - 15%),
bei optimaler Auslegung des Bauteils für das Schäumen auch bis 25% möglich
Reduzierung Verzug und Einfallstellen
Schließkraftreduktion bis zu 50% möglich
Reduzierung Zykluszeit bis zu 40%

Schäumen + Core back

Auch Hochdruck-Schäumen oder Schäumen mit Dekompressionshub genannt
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

Ist ihr Bauteil geeignet für das Schaumspritzgießen

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.

Informieren Sie sich über unsere Leistungen zum Schaumspritzgießen. Oder fragen Sie kostenlos bei uns an, ob ihr Bauteil für das Schäumen geeignet ist und welche Potentiale es bietet.