Besonders für Kunststoffteile ist das Spritzgießen eine wichtige Fertigungstechnik. Da es die Möglichkeit bietet, gleichbleibende Teile in großen Mengen herzustellen, ist es eine beliebte Wahl für industrielle Anwendungen. Was ist Spritzguss? Dabei handelt es sich um einen Prozess zur Herstellung von Teilen durch Einspritzen der geschmolzenen Form des Materials in die Matrize; danach verfestigt sich das Material durch Abkühlung in der Form der Matrize. Unterdessen gibt es Spritzgussvarianten wie Reaktionsformgebung Machen Sie es zu einer spezialisierteren Technik für unterschiedliche Produktionsanforderungen.
Das Reaktionsspritzgießverfahren kommt ohne Hochdruckeinspritzung aus. Stattdessen wird das flüssige Polyol in einem Behälter und das Isocyanat in einem anderen Behälter gelagert. Anschließend wird ein Gemisch dieser beiden Rohstoffe unter kontrollierter Temperatur und kontrolliertem Druck in eine Düse gepresst. Nach der Aushärtung entsteht ein leichtes und robustes Bauteil. Dieses Formgebungsverfahren findet breite Anwendung in der Automobil-, Medizin- und Industriebranche.
Am Ende des Artikels besprechen wir, was Reaktionsspritzguss ist. Sein Verfahren, seine Vorteile, seine Anwendungen und mehr.
Was ist Reaktionsspritzguss (RIM)?
Reaktionsspritzgussverfahren
RIM-Formen ist ein Niederdruck-Kunststoffformverfahren. Dabei werden zwei Lagertanks verwendet, in denen Polymere mit niedriger Viskosität gelagert werden. Anschließend wird die Mischung aus zwei Polymerflüssigkeiten mithilfe einer Druckpumpe in eine Form mit vorbestimmten Hohlraumformen übertragen. Das Mischen der beiden Polymere in der Spritzgussform verursacht eine chemische Reaktion, die Wärme erzeugt und ein dickeres Bauteil bildet.
Reaktionsspritzgussform und Teil
Das Mischen von Polymerflüssigkeiten ist entscheidend für die Qualität der Endteile. Daher arbeitet die Mischkammer unter hohem Druck. Je nach strukturellen Anforderungen werden dabei einige Zusatzstoffe wie Faserverstärkungen hinzugefügt. Darüber hinaus ist der niedrige Einspritzdruck ( 0.5–10 MPa) unterstützt die Schaumbildung beim Erstarren.
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Wie unterscheidet sich RIM-Formgebung vom herkömmlichen Spritzguss?
Reaktionsspritzgussteil
Erstens sind beim RIM-Formverfahren zwei oder mehr reaktive flüssige Materialien beteiligt, während beim Standard-Spritzgießen Materialien in geschmolzener Form ohne jegliches Mischen oder ähnliche Mechanismen eingespritzt werden. Zweitens kann durch Polymerisation ein geschlossenzelliger Schaumstrukturgegenstand mit einzigartigen Eigenschaften entstehen. Drittens kann der Einspritzdruck beim Spritzgießen bis zu 100 MPa betragen. Der Reaktionsspritzgussdruck liegt dagegen nicht über 10 MPa.
Tabelle: RIM vs. Konventionelles IM vs. Kompressionsformen vs. RTM.
| Faktoren | Reaktionsspritzguss (RIM) | Traditionelles Spritzgießen (IM) | Formpressen | Resin Transfer Moulding (RTM) |
| Verwendete Materialien | Polyurethan, Polyharnstoff, Epoxid | Thermoplaste (z. B. ABS, PP, PE) | Duroplaste (z. B. Epoxidharze, Phenole) | Epoxid, Polyester, Vinylester |
| Druckbedarf | 50-150 psi | 10,000-20,000 psi | 500-2,000 psi | 50-500 psi |
| Zykluszeit | 1-5 Minuten | 30 Sekunden – 2 Minuten | 2-10 Minuten | 5-30 Minuten |
| Wandstärke | 3–25 mm (unterstützt unterschiedliche Dicken) | 0.5–5 mm (gleichmäßige Dicke bevorzugt) | 3-50 mm | 1-10 mm |
| Werkzeugkosten | $10,000 - $ 100,000 | $50,000 - $ 500,000 | $20,000 - $ 200,000 | $50,000 - $ 300,000 |
| Teilegrößenbereich | Bis zu 8 Fuß x 8 Fuß x 2 Fuß | Bis zu 4 Fuß x 4 Fuß x 2 Fuß | Bis zu 10 Fuß x 10 Fuß x 4 Fuß | Bis zu 8 Fuß x 8 Fuß x 3 Fuß |
| Qualität der Oberflächenbeschaffenheit | Glatt, kosmetisch) | Poliert, strukturiert) | Mäßig (kann eine Fertigstellung erfordern) | Hoch (glatt bis strukturiert) |
RIM-Formverfahren
Schritte des RIM-Prozesses
- Vorbereitung der Reaktanten
Zunächst werden flüssige Polymere (normalerweise Polyol und Isocyanat) getrennt in zwei Tanks gelagert, um eine vorzeitige Reaktion zu vermeiden. Das Hauptanliegen bei diesem Schritt besteht darin, Temperatur und Druck der Flüssigkeiten in den Tanks aufrechtzuerhalten. Temperaturschwankungen wirken sich auf die Viskosität und damit auf den Formprozess aus.
- Homogenes Mischen
Mischen des Materials beim RIM
Der nächste Schritt besteht darin, die homogene Mischung vorzubereiten, damit die Teile aus jedem Produktionszyklus konsistent sind. Dabei werden die Flüssigkeiten aus beiden Tanks in eine Hochdruck-Mischkopfkammer gepumpt. Zusätzlich ist an der Kammer ein Dosiersystem angebracht, um ein bestimmtes Verhältnis der beiden Flüssigkeiten aufrechtzuerhalten.
- Injektion und Polymerisation
Als nächstes werden die gemischten Reaktanten in die Formhöhle eingespritzt. Dann füllt die Mischung die gesamte Form und nimmt alle komplizierten Details des Formdesigns auf. Währenddessen durchlaufen die Reaktanten in einer Form eine chemische Reaktion, die als Polymerisationsprozess bezeichnet wird. Die Polymerisation bewirkt, dass sich das Material ausdehnt und verfestigt.
- Pökeln
Das Aushärten der Form ist entscheidend für die vollständige Polymerisation und die endgültigen Eigenschaften. Die Aushärtezeit hängt von der Spritzgussmaterialien und den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts. Moderne RIM-Systeme verwenden Sensoren und Rückkopplungsschleifen, um den Aushärtungsprozess in Echtzeit zu überwachen, sodass der Bediener bei Bedarf Anpassungen vornehmen kann, um optimale Bedingungen aufrechtzuerhalten.
- Entformen
Nach dem Aushärten wird die Form geöffnet und mithilfe von Auswerferstiften oder einem automatisierten System vorsichtig herausgezogen. Anschließend werden die ausgeworfenen Teile einer Nachbearbeitung wie Trimmen, Schleifen oder Polieren unterzogen, um die gewünschten Toleranzen und die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen.
Reaktionsspritzgussmaterialien
In erster Linie nutzt RIM Polyol- und Isocyanatmischung, bekannt als Polyurethan. Die hervorragende Flexibilität, Schlagfestigkeit und Haltbarkeit machen es weit verbreitet. Darüber hinaus kann es so formuliert werden, dass es starr oder flexibel ist. Andere Materialien und ihre jeweiligen Eigenschaften umfassen:
- Epoxidharze: Mechanische Festigkeit, hervorragende Haftung und chemische Beständigkeit.
- Silikonmaterialien: Biokompatibilität, Hitzebeständigkeit und Flexibilität.
- Polyharnstoff: Schnelle Aushärtezeiten mit hoher Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit.
- Nylon: Hohe Zugfestigkeit, hervorragende Verschleißfestigkeit und gute chemische Stabilität.
- Verbundwerkstoffe: Verstärkungsmaterialien wie Glas- oder Kohlenstofffasern für Festigkeit und Steifigkeit.
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Reaktionsspritzguss-Anwendungen
RIM-Anwendung
Aufgrund seiner Flexibilität und Endeigenschaften ist das Reaktionsformen eine herausragende Fertigungstechnik in zahlreichen Bereichen, darunter Automobilbau, Industrieanlagen, Luft- und Raumfahrt, Medizin, Konsumgüter usw. Darüber hinaus ist es auch möglich, dickere Teile und Teile mit unterschiedlichen Dicken zu formen.
Reaktionsspritzguss von Großteilen
Im Automobil-Spritzguss Im Bereich der Automobilindustrie werden mit dem RIM-Formverfahren leichte und langlebige Komponenten wie Stoßstangen und Kotflügel hergestellt, große Teile mit hoher Schlagfestigkeit. Ebenso wird es in Medizinischer Spritzguss für biokompatible und langlebige Teile mit präzisen Abmessungen.
Nachfolgend sind Anwendungsbeispiele für das Reaktionsspritzgießen in den wichtigsten Industriezweigen aufgeführt.
Tabelle: RIM-Formanwendungen
|
Branche |
Anwendungen |
|
Automobilindustrie |
Stoßstangen, Kotflügel, Türverkleidungen, Armaturenbrettkomponenten, Sitzsockel usw. |
|
Luft- und Raumfahrt |
Flugzeugmöbel, Innenverkleidungen, Tabletttische usw. |
|
Medizintechnik |
Gehäuse für Diagnosegeräte, medizinisches Mobiliar, Wagenpaneele usw. |
|
Elektronik |
Etuis und Gehäuse für viele elektronische Artikel, Kameragehäuse usw. |
|
Industrielle Ausrüstungen |
Werkzeuggriffe, Ventilkörper, Schutzschilde, Gehäuse für Bedienfeld, Motorabdeckungen usw. |
|
Waren entdecken |
Helmschalen, Surfboardflossen, Kajaksitze, Polsterung usw. |
Vorteile des Reaktionsspritzgusses
RIM-Kunststoffteile mit glatter Oberfläche
- Durch das Verfahren werden Leichtteile mit hervorragender Festigkeit und Schlagfestigkeit im Vergleich zu anderen Kunststoff- oder Metallformteilen hergestellt.
- Eine individuelle Anpassung der endgültigen Eigenschaften ist durch die Zugabe von verstärkenden Füllstoffen möglich.
- Das Reaktionsformen ermöglicht Geometrien mit Dickenvariation.
- Aufgrund der niedrigen Temperatureigenschaften des Reaktionsspritzgusses sind keine teuren Formen erforderlich. Normalerweise werden spezielle Aluminiumformen verwendet, die günstiger sind als Stahlformen oder Formen anderer Art.
- Die RIM-Formteile sind leicht lackierbar und können eine hochglänzende Oberfläche erreichen.
- Während des RIM-Formverfahrens können beliebige Metall- oder andere Einsätze hinzugefügt werden, wodurch die Herstellung verschiedener Komponenten aus mehreren Materialien möglich wird.
Nachteile des Reaktionsspritzgusses
- Die Materialkosten (Polyol und Isocyanat) sind höher als bei anderen Thermoplasten, die im Standard-Spritzguss verwendet werden. Infolgedessen ist die Gesamt Spritzgusskosten erhöht werden kann.
- Beim Reaktionsspritzgießen sind die Optionen zur Materialkompatibilität geringer, da nur wenige Polymere reaktionsgeformt werden können.
- Das Produktionszykluszeit dauert relativ länger als bei anderen Kunststoffformtechniken.
Summieren
Reaktionsspritzguss wird dem Standardverfahren für große und dickere Kunststoffteile vorgezogen. Die Fähigkeit, das Teil während der Polymerisation aufzuschäumen und die endgültigen Eigenschaften durch zusätzliche Verstärkungsfüllstoffe anzupassen, macht es bei der Herstellung von Kunststoffteilen unverzichtbar. Eine leichte Abweichung und ein Fehler im Mischprozess oder bei den Formparametern können jedoch die Qualität des Endergebnisses erheblich beeinträchtigen.
Ein geeignetes Mischverhältnis von Polymeren sowie Temperatur- und Druckkontrollen sind daher der Schlüssel zur Herstellung hochwertiger RIM-Formteile und -Produkte. Boda verfügt über das gesamte technische Know-how und eine moderne Spritzgussfabrik, um Ihre Anforderungen und Erwartungen zu erfüllen. Wir formen über 50 Materialien, unabhängig davon, welche Variante Sie wünschen, RIM, Insert, Overmold oder andere. Sie können nutzen Spritzgussservice für Ihr Unternehmenswachstum oder Ihre Forschungsprojekte. Senden Sie uns Ihren Entwurf und fordern Sie ein Angebot an. Wir melden uns bei Ihnen!
Häufig gestellte Fragen
Worin unterscheidet sich Reaktionsspritzguss vom Standardspritzguss?
Beim Reaktionsspritzgießen (RIM) werden flüssige Reaktanten verwendet, die in der Form chemisch reagieren und polymerisieren, um ein festes Teil zu bilden. Beim herkömmlichen Spritzgießen hingegen werden thermoplastische Pellets geschmolzen und das geschmolzene Material in eine Form gespritzt, um ein festes Teil ohne chemische Reaktion zu bilden.
Sind Reaktionsgussteile langlebig?
Ja, Reaktionsformteile sind äußerst langlebig. Sie bieten aufgrund der vernetzten Polymerisation hervorragende Festigkeit, Flexibilität, Schlagfestigkeit und Dimensionsstabilität.
Welche Materialien können beim RIM-Formen verwendet werden?
Beim RIM-Formen wird hauptsächlich Polyurethan (Polyol- und Isocyanatmischung) verwendet. Andere Materialien sind Epoxid, Silikon und einige Verbundwerkstoffe.
Was sind Beispiele für Produkte aus dem Reaktionsspritzguss?
Einige RIM-Formprodukte sind Autostoßstangen, Innenraumverkleidungen für die Luft- und Raumfahrt, Gehäuse für medizinische Geräte und Gehäuse für Unterhaltungselektronik.