Druckguss vs. Spritzgießen: Welches Herstellungsverfahren ist besser?

Druckguss und Spritzguss - zwei Herstellungsverfahren mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen. Welches sollten Sie also wählen?

Als Fachmann SpritzgießherstellerIn diesem Kapitel vergleiche ich Druckguss und Spritzguss anhand von Schlüsselfaktoren wie Präzision, Kosten, Materialien und mehr. Am Ende werden Sie genau wissen, welches Verfahren für Ihre Fertigungsanforderungen besser geeignet ist.

Was ist Druckguss?

Druckguss ist ein Metallgussverfahren, bei dem geschmolzenes Metall unter hohem Druck in einen Formhohlraum gespritzt wird. Die Form, auch Kokille genannt, formt das Metall in die gewünschte Teilegeometrie.

Zu den gängigen Druckgussmetallen gehören:

• Zink
• Aluminium
• Magnesium
• Kupfer

Sobald das geschmolzene Metall in der Form erstarrt ist, wird das Teil ausgeworfen und der Zyklus wiederholt sich.

Beim Druckguss entstehen langlebige, hitzebeständige Metallteile mit hervorragender Maßhaltigkeit bei hohen Produktionsmengen. Es ist ideal für kleine bis mittelgroße Bauteile mit komplizierten Details oder dünnen Wänden.

Zu den gängigen Druckgussteilen gehören Automobilkomponenten, Zahnräder, Griffe und Gehäuse.

Druckgussverfahren

Der Ablauf des Druckgusses besteht aus den folgenden wichtigen Schritten:

1. Klemme - Die Matrizenhälften werden ausgerichtet und in ihrer Position verriegelt.
2. Einspritzen - Geschmolzenes Metall wird unter hohem Druck in den Formhohlraum gespritzt
3. Cool - Das Metall erstarrt im Inneren der Matrize. Kühlleitungen in der Matrize beschleunigen die Abkühlung.
4. Auswerfen - Nach dem Erstarren öffnet sich die Matrize und das Teil wird ausgeworfen.

Dieser Zyklus wiederholt sich dann mit einer hohen Produktionsrate. Beim Druckguss können über 15 Zyklen pro Minute produziert werden.

Vorteile des Druckgusses

• Ausgezeichnete Maßhaltigkeit bei hohen Produktionsmengen
• Aufwendige Details und dünne Wände sind möglich
• Schnellere Produktionsraten als einige andere Methoden
• Sehr wiederholbarer Prozess führt zu nahezu identischen Teilen
• Hitze- und korrosionsbeständig

Was ist Spritzgießen?

Beim Spritzgießen werden Kunststoffteile hergestellt, indem geschmolzenes Kunststoffmaterial in einen Formhohlraum eingespritzt wird, wo es abkühlt und zur endgültigen Form des Teils aushärtet.

Thermoplastische Polymere wie Nylon, Polyethylen, Polystyrol und viele andere können im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Das rohe Kunststoffgranulat wird geschmolzen und unter Druck in die Form gespritzt, wo es beim Abkühlen erstarrt.

Die Teile werden dann aus der geöffneten Form ausgestoßen, sobald sie ausreichend abgekühlt und steif sind. Bauteile mit komplexen Geometrien und dünnen Wänden lassen sich problemlos in hohen Stückzahlen herstellen, wobei eine hervorragende Maßhaltigkeit von Teil zu Teil gewährleistet ist.

Zu den gängigen Spritzgussteilen gehören elektronische Gehäuse und Komponenten, Flaschenverschlüsse, Automobilverkleidungen und medizinische Komponenten.

Verfahren zum Spritzgießen

Der grundlegende Prozess des Spritzgießens kann in die folgenden Phasen unterteilt werden:

1. Klemme - Die beiden Formhälften werden durch die Schließeinheit sicher verriegelt.
2. Einspritzen - Der geschmolzene Kunststoff wird mit hohem Druck durch den Anguss in die Kavität gespritzt.
3. Packen und Halten - Der zusätzliche Druck wird beibehalten, um die Schrumpfung beim Abkühlen des Materials zu minimieren.
4. Cool - Kühlleitungen im Werkzeug senken die Temperatur für das Auswerfen von starren Teilen
5. Auswerfen - Die Form trennt sich und der Roboter wirft das abgekühlte Teil aus

Die Form schließt sich und der automatisierte Zyklus wiederholt sich, um die gewünschte Produktionsmenge zu erreichen.

Druckguss vs. Spritzgießen: Hauptunterschiede

Nachdem Sie nun die Grundlagen der einzelnen Verfahren kennen, lassen Sie uns einen direkten Vergleich zwischen Druckguss und Spritzguss hinsichtlich einiger Schlüsselfaktoren anstellen:

1. Erreichbare Toleranzen

• Druckguss - Sehr gut; Toleranz von ±0,05 mm je nach Material und Wandstärke möglich
• Spritzgießen - Ausgezeichnet; ±0,005 mm oder enger möglich. Überlegene Toleranzkontrolle gegenüber Druckguss

Das Spritzgießen kann engere Toleranzen einhalten und eignet sich daher für winzige, mikroskopisch kleine Bauteile. Druckgussteile sind für die meisten Anwendungen ausreichend tolerant.

2. Teil Komplexität

• Druckguss - Mittlere Komplexität; begrenzt durch den Materialfluss
  Hinterschneidungen und Verwicklungen, die durch Fließwege eingeschränkt werden
• Spritzgießen - Hohe Komplexität realisierbar
  Keine Materialflussbegrenzungen ermöglichen größere geometrische Freiheiten

Da es keine Fließbeschränkungen für flüssiges Metall gibt, kann das Spritzgießen die komplexesten, detailliertesten Bauteilgeometrien erzeugen. Druckgussteile haben Schwierigkeiten mit tiefen Hinterschneidungen und Details, da das Material in den Fließwegen einfriert.

3. Kosten

• Druckguss - Niedrige Kosten; feste Werkzeuge, die bei Produktionsvolumen kompensiert werden
• Spritzgießen - Geringste Kosten; billigere Formen und Rohmaterialien kompensieren die anfängliche Werkzeugerstellung

Bei großen Produktionsserien haben spritzgegossene Teile im Vergleich zum Druckguss die niedrigsten Gesamtkosten pro Teil. Allerdings sind für Spritzgussformen und Maschinen höhere Anfangsinvestitionen erforderlich als für einfachere Druckgusswerkzeuge.

4. Geschwindigkeit

• Druckguss - Sehr schnelle Zykluszeiten; hohe Produktionsraten
• Spritzgießen - Schnelle Zykluszeiten; automatisierte Verarbeitung

Beide Verfahren sind dank der kurzen, automatisierten Zykluszeiten für die Massenproduktion geeignet. Das Druckgießen hat bei der reinen Geschwindigkeit und der Produktionsrate von Teilen pro Stunde die Nase vorn. Aber das Spritzgießen bleibt äußerst wettbewerbsfähig.

5. Werkstoffe

• Druckguss - Fast alle gießbaren Metalllegierungen
  Meistens Nichteisenmetalle; Zink, Aluminium, Magnesium usw.
• Spritzgießen - Breites Polymerspektrum
  Thermoplastische Kunststoffe wie Polyethylen, ABS, Nylon

Während beim Spritzgießen ein breiteres Spektrum an Rohstoffen verwendet werden kann, entstehen beim Druckgießen stabilere Metallteile, die für anspruchsvollere Anwendungen geeignet sind.

6. Fertigstellung

• Druckguss - Sehr gut im Gusszustand; Wärmebehandlung möglich
• Spritzgießen - Hervorragend geformt; eine Reihe von Dekorationsmöglichkeiten

Druckgussteile werden mit einer hochwertigeren Oberfläche direkt aus der Form ausgeworfen. Doch die Dekorationsmöglichkeiten für Spritzgussteile sind dank der breiten Polymerkompatibilität praktisch endlos.

7. Auswirkungen auf die Umwelt

• Druckguss - Höherer Energieverbrauch; Materialabfall
• Spritzgießen - Weniger Energie; wiederverwertbarer Schrott

Das energieintensive Umschmelzen von Metallen und der höhere Materialabfall bringen dem Druckguss eine schlechtere Umweltbewertung ein. Das Leichtbaupotenzial von Kunststoffen und die Wiederverwendung von Spritzgusskanälen tragen zur Minimierung der Umweltauswirkungen bei.

Beste Anwendungen für jedes Verfahren

Druckgussanwendungen begünstigen kleine bis mittelgroße Metallteile mit angemessener geometrischer Komplexität - insbesondere Teile, die Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Maßhaltigkeit über Tausende von Zyklen hinweg erfordern.

Anwendungen im Spritzgussverfahren eignet sich für hochkomplexe Präzisionskunststoffteile, die in großen Mengen benötigt werden, wie z. B. Kunststoffgehäuse, Behälter, medizinische Komponenten usw.

Im Allgemeinen eignet sich das Druckgussverfahren am besten für Metallteile, während das Spritzgussverfahren für Kunststoffteile geeignet ist. Aber für komplexe Miniaturteile ist das Spritzgießen die einzige Option, unabhängig vom Material.

Die richtige Wahl für die Fertigung treffen

Die Entscheidung zwischen Druckguss und Spritzguss für Ihre Anwendung erfordert die Berücksichtigung von Faktoren wie:

• Benötigtes Material für das endgültige Teil
• Produktionsvolumen
• Kostenbeschränkungen
• Größe des Teils
• Niveau der Veredelung
• Geometrische Komplexität
• Mechanische Leistung

Wenn Sie Ihr Produktdesign und Ihre Produktionsanforderungen mit den hier beschriebenen Prozessmöglichkeiten abgleichen, stellen Sie sicher, dass Sie die ideale Herstellungsmethode wählen.

Oft gibt es Kompromisse, wie z. B. das Druckgießen, das hitzebeständige Metallteile schneller liefert als die maschinelle Bearbeitung, aber nicht die komplizierten Geometrien, die das Spritzgießen ermöglicht.

Das Verständnis dieser wesentlichen Unterschiede zwischen Druckguss und Spritzguss ermöglicht fundierte, optimale Entscheidungen bei der Planung Ihres nächsten Projekts.