Was ist Umspritzen beim Spritzgießen? Der vollständige Leitfaden

Das Umspritzen ist ein beliebtes Spritzgießverfahren, bei dem mehrere Materialien in einem einzigen Teil kombiniert werden. Mit dieser fortschrittlichen Fertigungstechnik werden kundenspezifische Komponenten mit verbesserter Haltbarkeit, Funktionalität und Ästhetik hergestellt.

In diesem umfassenden Leitfaden finden Sie als Fachmann Hersteller von Kunststoff-Spritzgussteilenerfahren Sie alles, was Sie über das Umspritzen wissen müssen, einschließlich:

• Was ist Overmolding und wie funktioniert es?
• Die Vorteile des Umspritzens
• Techniken des Umspritzens
• Anwendungen des Umspritzens
• Materialien für das Umspritzen
• Überlegungen zum Design von Umspritzungen
• Prototyping umspritzter Teile

Nach der Lektüre werden Sie den Umspritzungsprozess von Anfang bis Ende verstehen und in der Lage sein zu entscheiden, ob er für Ihr Produkt geeignet ist. Fangen wir an!

Was ist Overmolding?

Beim Umspritzen, auch Two-Shot-Molding oder 2k-Molding genannt, werden zwei Materialien mit einem einzigen Werkzeug zu einem Spritzgussteil kombiniert. Dabei werden kundenspezifische Kunststoffteile mit einem starren Kunststoffsubstrat und einer biegsamen Außenschicht hergestellt, die in der Regel aus TPE (thermoplastische Elastomere) oder Silikon besteht.

Das Übergießen erfolgt in zwei Stufen:

1. Der erste Schuss bildet den Hauptkörper des Teils, das so genannte Substrat. Das verwendete Material ist in der Regel ein steifer Kunststoff wie ABS, PC, Nylon oder PBT.
2. Der zweite Schuss bildet die äußere Schicht, die über das Substrat gegossen und mit diesem verbunden wird. Dabei handelt es sich in der Regel um TPE oder Silikon, das eine weiche, fühlbare Oberfläche ergibt.

Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass das Umspritzen es den Herstellern ermöglicht, Bauteile aus mehreren Materialien in einem rationalisierten, automatisierten Prozess herzustellen. Dadurch werden sekundäre Montage- und Endbearbeitungsschritte überflüssig.

Nun wollen wir uns ansehen, warum das Umspritzen so beliebt ist.

Die wichtigsten Vorteile des Overmolding

Es gibt mehrere Gründe, warum sich Unternehmen für das Umspritzen von Teilen entscheiden, anstatt sie separat herzustellen:

Verbesserte Produktleistung - Durch die Kombination von Materialien entstehen Komponenten mit verbesserten physikalischen Eigenschaften und Umweltbeständigkeit. Umgeformte Griffe verbessern Komfort und Sicherheit. Weiche Dichtungen verhindern das Eindringen von Wasser. Die Verwendungsmöglichkeiten sind in den verschiedensten Branchen vielfältig.

Gesteigerte Produktionseffizienz - Beim Umspritzen werden die Produktion von Kunststoffteilen und die Endbearbeitung in einem einzigen automatisierten Prozess zusammengefasst. Kein Verkleben oder Zusammenfügen verschiedener Komponenten erforderlich.

Kosteneinsparungen - Die Möglichkeit, die Fertigung zu rationalisieren, senkt die Kosten pro Einheit. Und die reduzierte Montage senkt die Arbeitskosten.

Größere kreative Freiheit - Die Verwendung mehrerer Durometer und Materialfarben in einem Produkt bietet mehr ästhetische Optionen. Auch das Branding kann in das Teil integriert werden.

Kürzere Zeit bis zur Markteinführung - Durch die schnelle Herstellung funktionaler Prototypen können Produkte schneller auf den Markt gebracht werden. Und umspritzte Teile ermöglichen eine beschleunigte Großserienproduktion.

Nachdem wir uns nun mit den Grundlagen des Umspritzens befasst haben, wollen wir uns nun die am häufigsten verwendeten Techniken ansehen.

Techniken des Umspritzens

Bei der Herstellung werden hauptsächlich zwei Überspritzungsmethoden verwendet:

Two-Shot-Spritzgießen

Wie der Name schon sagt, werden beim Two-Shot-Molding spezielle Spritzgießmaschinen mit zwei Zylindern und Spritzeinheiten verwendet. Dadurch können zwei verschiedene Kunststoffe in einem Werkzeug verarbeitet werden.

Zunächst wird das Primärmaterial (Substrat) eingespritzt und teilweise ausgehärtet. Anschließend wird das Werkzeug um 180 Grad gedreht und das Sekundärmaterial (Overmold) direkt auf das Substrat gespritzt.

Durch die Verwendung einer einzigen Form eignet sich dieses Verfahren für größere Produktionsserien - in der Regel mehr als 10.000 Teile. Es entstehen Bauteile mit ausgezeichneter Haftfestigkeit zwischen den beiden Materialien.

Die Herstellung von Zweischusswerkzeugen ist jedoch komplex. Das Ändern oder Hinzufügen von Absperrungen zur Abdichtung verschiedener Bereiche kann eine teure und zeitaufwändige Formänderung sein.

Einsatzformteil

Beim Insert Molding wird das Substrat mit einer Standard-Spritzgusspresse geformt. Nach dem Auswerfen werden die Teile zu einer zweiten Station transportiert, wo das Überspritzungsmaterial eingespritzt wird. Dabei wird ein separates Werkzeug mit größeren Kavitätenabmessungen verwendet, um Platz für die Außenschicht zu schaffen.

Durch die Verwendung von zwei einfacheren Formen eignet sich das Insert Molding ideal für die Herstellung von Prototypen und die Produktion kleinerer Stückzahlen, die in der Regel unter 10.000 Stück liegen.

Der einzige Nachteil ist, dass die Handhabung des abgekühlten Substrats die Haftfestigkeit verringern kann. Um die Haftung zu maximieren, ist eine sorgfältige Materialauswahl und Kontrolle des Formgebungsprozesses erforderlich.

Nachdem wir nun die beiden Hauptverfahren des Umspritzens verstanden haben, wollen wir uns nun einige der zahlreichen Produktanwendungen ansehen.

Beliebte Overmolding-Anwendungen

Umspritzte Komponenten werden in zahlreichen Branchen eingesetzt, da die Hersteller eine bessere Integration der Teile anstreben.

Einige der häufigsten Anwendungen sind:

Sportliche Ausrüstung - Umgeformte Griffe an Golf- und Tennisschlägern sowie Fahrradlenkern erhöhen den Komfort und die Sicherheit der Benutzer. Die taktile Außenschicht sorgt für einen sicheren Griff, insbesondere bei schwitzenden Händen.

Elektrowerkzeuge - Ähnlich verhält es sich hier. Bohrmaschinen und elektrische Schraubendreher sind dank umspritzter Gehäuse und Griffe leistungsfähiger und rutschen nicht so leicht ab.

Küchengeräte - Messer, Spatel und Schneebesen für die Lebensmittelzubereitung werden mit TPE- oder Silikonüberzügen versehen. Gleiches gilt für Vakuumgriffe, Zangen und Glasöffner. Die Soft-Touch-Schicht erleichtert das Greifen mit nassen Händen.

Medizinische Geräte - Overmolding eignet sich hervorragend für handgehaltene chirurgische Instrumente wie Pinzetten und Klemmen. Die ergonomische Form maximiert die Kontrolle, während die weiche Außenseite Gewebeschäden verhindert.

Unterhaltungselektronik - Smartphones, Spiele-Controller und Computer-Peripheriegeräte verfügen häufig über umspritzte Gehäuse und Tasten. Diese undurchlässige Soft-Touch-Außenhülle schützt die internen Komponenten vor Flüssigkeitsschäden.

Und das sind nur einige Beispiele für Umspritzungsanwendungen für verschiedene Produkte.

Als Nächstes wollen wir über geeignete Materialien für das Umspritzen sprechen.

Materialoptionen für Umspritzungen

Die Auswahl kompatibler Materialien für das Umspritzen ist für die Herstellung langlebiger Komponenten von entscheidender Bedeutung. Die Materialien müssen sich effektiv miteinander verbinden, ohne sich mit der Zeit zu trennen.

Hier finden Sie einen Überblick über die gängigen Optionen:

Starre Substrate

Das Basismaterial für das Umspritzen muss eine hohe Wärmetoleranz und Dimensionsstabilität aufweisen. Typische starre Kunststoffe sind:

• PC/ABS - Hervorragendes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht
• ABS - Erschwinglich und vielseitig
• PC - Hervorragende Schlag- und Hitzebeständigkeit
• Nylon (PA) - Ausgezeichnete chemische Beständigkeit
• PBT - Langlebig mit geringer Feuchtigkeitsaufnahme
• LCP - Hohe Steifigkeit und Hitzebeständigkeit

Diese sorgen dafür, dass das Substrat den sekundären Formgebungsprozess ohne Verformung übersteht.

Overmold-Materialien

Die Overmold-Schicht sorgt für ein ergonomisches Äußeres und eine angenehme Ästhetik.

Thermoplastische Elastomere (TPE) bieten ein ausgezeichnetes Gleichgewicht von Flexibilität, Haltbarkeit und Kosteneffizienz. Silikone bieten eine hervorragende Wärmebeständigkeit und Druckfestigkeit. Zu den Overmold-Materialien gehören:

• TPE - Erschwinglich mit verschiedenen Qualitäten
• TPU - Hervorragende Abrieb- und Reißfestigkeit
• TPV - Kombiniert TPE mit höherer Steifigkeit
• Silikon - Extreme Temperaturtoleranz
• LSR (Flüssigsilikonkautschuk) - weicher, aber weniger formbar

Die Wahl von kompatiblen Substrat/Overmold-Paarungen gewährleistet eine ordnungsgemäße Haftung während des Formens. Materiallieferanten können Sie über die Haftungsleistung zwischen bestimmten Kunststoffsorten beraten.

Lassen Sie uns nun die wichtigsten Faktoren für die Gestaltung von Umspritzungen untersuchen.

Kritische Überlegungen zum Design von Umspritzungen

Mehrere Aspekte des Teiledesigns wirken sich direkt auf die Ergebnisse des Umspritzens in Bezug auf Qualität, Ausschussrate und allgemeine Herstellbarkeit aus.

Hier sind die wichtigsten Überlegungen:

Entwurfswinkel

Ein ausreichender Verzug an vertikalen Flächen ermöglicht ein problemloses Auswerfen nach dem Spritzgießen flexibler Overmold-Materialien. Typische Anforderungen an den Verzug sind:

• Bedruckstoff - Standard 1° Tiefgang
• Overmold - Mindestens 3° Tiefgang

Ein großzügiger Tiefgang ermöglicht außerdem schnellere Zykluszeiten und niedrigere Einspritzdrücke.

Wanddicke

Ungleichmäßige Wandstärken können zu Einfallstellen, Löchern und Schwachstellen an einem umspritzten Bauteil führen. Eine gleichmäßige Wandstärke ermöglicht eine angemessene Kühlung und einen optimierten Materialfluss.

Empfohlene Wandstärke der Überformung:

• Substrat - Bereich 2 mm bis 4 mm
• Overmold - mindestens 1,5 mm

Dickere Overmold-Wände ermöglichen eine größere Materialflexibilität in bestimmten Bereichen.

Absperrungen

Absperrungen (oder Markierungen) erzeugen einen harten Anschlag und dichten den Fluss zwischen den Materialien ab. Dies verhindert das Überlaufen von Gratartefakten um die fertigen Teile herum.

Klare, kosmetisch ansprechende Absperrungen erfordern eine Höhe der Substratlippe von 0,5 mm bis 1 mm, um den fließenden Kunststoff zu verriegeln.

Standort des Tores

Die Anschnittposition beeinflusst die Zykluseffizienz und die Haftfestigkeit. Zentrale Anschnitte gleichen Fließfronten aus, während direkte Anschnitte die Haftung maximieren.

Auch der Stil der Tore beeinflusst das Aussehen:

• Randtore - Gut geeignet, um die Torflecken zu verbergen
• Submarine (Tunnel-)Tore - Strahlen verhindern
• Folienanschnitte - Dünne Anschnitte reduzieren die Abdrücke

Die Tore sollten niemals die Bereiche behindern, die von der Overmold abgedeckt werden.

Durch die frühzeitige Berücksichtigung dieser wichtigen Faktoren in der Entwurfsphase können die Ingenieure die Teile im Hinblick auf ihre Herstellbarkeit und Leistung optimieren.

Nachdem wir nun die wichtigsten Prinzipien des Spritzgießens verstanden haben, wollen wir sehen, wie das Prototyping den Projekterfolg beschleunigen kann.

Prototyping umspritzter Teile

Die frühzeitige Validierung des Teiledesigns, der Ergonomie und der Herstellbarkeit anhand von Prototypen ist von unschätzbarem Wert, bevor man sich für die Herstellung von Werkzeugen entscheidet.

Überspritzte Prototypen helfen bei der Bestätigung:

• Design-Funktionalität
• Eignung des Materials
• Produktionsmethoden
• Zykluseffizienzen

Rapid-Tooling-Techniken wie 3D-Druckformen eignen sich ideal für Prototypen mit geringen Stückzahlen. Eine schnelle Werkzeugbereitstellung in Verbindung mit realistischen Teilen ermöglicht eine umfassende Konzeptüberprüfung.

Während des Prototypings analysieren die Experten für Spritzgussverfahren auch die kritischen Erfolgsfaktoren:

• Einspritzdrücke
• Viskosität des Materials
• Temperatur der Form
• Leistung der Verklebung

Verfeinerte Prozessparameter sorgen für einen reibungslosen Produktionsanlauf.

Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass umspritzte Prototypen die Perfektionierung von Teiledesigns beschleunigen und gleichzeitig das Projektrisiko und die Fehlerquote bei Entscheidungen minimieren.

Overmolding ermöglicht die Integration von Multimaterial-Komponenten

Wir haben alle wichtigen Grundlagen des Spritzgießens behandelt:

• Was ist Übergießen?
• Die Vorteile des Overmolding
• Beliebte Anwendungen
• Techniken des Umspritzens
• Auswahl der Materialien
• Wichtige Designüberlegungen
• Bewährte Praktiken für Prototypen

Die Beherrschung von Spritzgussverfahren ist zwar zunächst komplex, eröffnet Produktdesignern jedoch weitreichende kreative Möglichkeiten. Durch die Kombination von sich ergänzenden Materialien zu integrierten Komponenten entstehen Produkte der nächsten Generation mit verbesserten Benutzererfahrungen.

Wenn Sie sich also zum ersten Mal mit dem Overmolding beschäftigen oder bestehende Projekte auffrischen möchten, sollten Sie die Unterstützung von Spezialisten in Anspruch nehmen. BaiweMolding bietet eine bedarfsorientierte Fertigungsberatung, um Produktvisionen in die Realität umzusetzen.