Vakuumgießen ist ein Verfahren zur Herstellung hochwertiger Kunststoffteile, die mit Spritzgussteilen vergleichbar sind. Die Vakuumgießtechnologie wird seit über einem halben Jahrhundert entwickelt und zeichnet sich durch ein hohes Kosten-Nutzen-Verhältnis sowie geringe Kosten und kurze Fertigungszeiten bei Kleinserien aus. An-Prototype verfügt über mehr als 15 Jahre Erfahrung im Vakuumgießen. Dieser Blogbeitrag stellt die Entwicklungsgeschichte des Vakuumgießens, seine Vor- und Nachteile, den Verarbeitungsprozess, die verschiedenen Typen und weitere Informationen vor und bietet Ihnen hilfreiche Tipps zur Auswahl des passenden Vakuumgießverfahrens.
Unter Vakuumgießen versteht man den Prozess, bei dem im Herstellungsprozess ein Zweikomponenten-Polyurethanharz verwendet wird, um hochwertige Kunststoffprototypen herzustellen. Manchmal wird es auch als Silikonform oder weiche Form bezeichnet. Der Unterschied zwischen Vakuumguss und Spritzgussform besteht darin, dass beim Vakuumguss eine weiche Silikonform verwendet wird und die Spritzgussform aus Stahl oder Aluminium und anderen Materialien besteht. Da der Prozess unter Vakuum durchgeführt wird, entstehen hochwertige Gussteile ohne Blasen, mit leichter Oberflächenstruktur, weniger Defekten und geringeren Bau- und Zeitkosten.
Die Bearbeitung und Lieferung kann innerhalb weniger Tage erfolgen, und in den meisten Fällen können Dutzende Teile innerhalb weniger Wochen geliefert werden. Daher wird es häufig in der industriellen Produktion eingesetzt, insbesondere für die Verarbeitung von Funktionstests und für einige Prototypen, die kleine Chargen erfordern und keine besonderen Anforderungen an Produktmaterialien stellen.
Geschichte des Vakuumgießens?
Bereits 1943 wurden die ersten Silikonharze entwickelt. Die Vakuumgießtechnologie wurde jedoch erst in den 1960er-Jahren von der Technischen Universität Dresden und der Technischen Universität Cottbus in der DDR entwickelt und der Weltöffentlichkeit vorgestellt. Da die Europäer diese Verarbeitungstechnologie damals nicht systematisch erlernten, verkauften sie sie in den 1970er-Jahren nach Japan, hauptsächlich für die Automobilindustrie. Innerhalb weniger Jahre führte Europa die Technologie wieder ein und schenkte ihr Beachtung. Heute nutzen fast alle großen Produktionsunternehmen die Technologie in ihren Forschungs- und Entwicklungsabteilungen, da sie Produktionskosten senken und die Produktionseffizienz steigern kann.
Vakuumguss ist seit langem weit verbreitet, und einige flexible Formen, wie Naturkautschuk und andere Materialien, werden seit vielen Jahren auch von Bildhauern zur Herstellung von Relief- oder Skulpturenformen verwendet. Vakuumgeformte Kunststoffe wurden ursprünglich in den 1940er und 1950er Jahren durch Vakuumguss- und Formtechniken entwickelt, und es wurden auch Kunststoffe wie Polyethylenterephthalat (PET) entwickelt, das heute eines der am häufigsten verwendeten Verpackungsprodukte und das Material für Plastikwasserflaschen ist. In den 1980er Jahren wurden duroplastische Kunststoffe entwickelt und für den Vakuumguss eingesetzt. Bisher ahmen diese Kunststoffe das Aussehen und die Eigenschaften von Materialien perfekt nach, die in der Massenproduktion verwendet werden, was zu einem Durchbruch bei der Vakuumreplikation mithilfe von Silikonformen führte.
Wie funktioniert Vakuumgießen?
Das Vakuumgießen umfasst zunächst drei Verarbeitungsschritte: zunächst die Hauptform, die Gussform und die Serienproduktion bestimmen.
Schritt 1: Bestimmen Sie zunächst die Hauptform.
Wie bei den meisten modernen Herstellungsprozessen besteht der erste Schritt darin, ein 3D-Modell der Form zu erstellen, die bei der Bearbeitung des Teils erforderlich ist. Da das Urmodell zum Gießen des Teils verwendet wird, muss das Urmodell die perfekte Größe und Optik haben, was möglich ist durch CNC-Bearbeitung oder durch 3D-Druckbearbeitung hergestellt werden. Anschließend wird die Hauptform geschliffen, lackiert und grundiert, um die gewünschte Oberflächenstruktur und -qualität zu erzielen. Da jeder Fehler in der Hauptform das Aussehen des endgültigen Vakuumgussteils beeinträchtigt, muss die Hauptform perfekt sein, wenn die Anforderungen an das Aussehen der Teile hoch sind.
Schritt 2: Gussform.
In der Regel bestehen die Meistermodelle aus Kunststoff oder Metall und die einzige Voraussetzung ist, dass sie Temperaturen von 40°C standhalten und lange aushärten. Das Meistermodell wird in einer maßgefertigten Holzkiste positioniert und befestigt, und flüssiges Silikon wird darum gegossen und zum Aushärten 8–16 Stunden lang gebacken. Nachdem das Silikon getrocknet und verfestigt ist, können Box und Steigrohr entfernt werden. Zum Schluss schneiden Sie die Form vorsichtig mit einem Messer auf, um den negativen Hohlraum der Baugruppe freizulegen. Jeder Fehler führt in der Regel zu Schimmelschäden, und durch sorgfältige Auswahl und Verwendung von Trennmitteln können Klebrigkeit und Oberflächenfehler vermieden werden.
Schritt 3: Massenproduktion
Das Vakuumgießharz und das Pigment werden gemischt und in die Silikonform gegossen, wo sie beim automatischen Gießvorgang 50–60 Sekunden lang im Vakuum vollständig vermischt und entgast werden. Durch die Eliminierung von Lufteinschlüssen im Inneren des Werkzeugs ermöglicht die Vakuumtechnologie außerdem, dass die Schwerkraft die gesamte Arbeit des Befüllens der Form übernimmt. Anschließend werden die Teile zum Aushärten in den Ofen überführt. Die Aushärtezeit hängt auch von der Teilegröße ab. Nach dem Aushärten kann der Guss aus der Form genommen werden. Sobald der Guss fertig ist, können der Anguss und die Steigrohre entfernt werden. Der letzte Prozess besteht darin, die Kanten des Rohmaterials zu beschneiden und mit Schleifpapier der Körnung 1000 zusätzlich zu schleifen und zu polieren. Das erste bearbeitete Teil nach der Fertigstellung muss auf Qualität geprüft werden. Ist das erste Stück qualifiziert, kann die Produktion fortgesetzt werden. Dieser Vorgang kann durchschnittlich 20 bis 30 Mal wiederholt werden. Eine Überschreitung dieser Zeiten führt zu einer allmählichen Verformung der Form und beeinträchtigt die Maßhaltigkeit.
Überlegungen zur kundenspezifischen Anpassung Vakuumgießen?
Bei der Wahl des Vakuumgusses sollten folgende Grundsätze berücksichtigt werden:
Der Unterschied zwischen Vakuumgießen und Spritzgießen:
Wenn Sie eine schnelle, einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung hochwertiger Kunststoffteile benötigen, ist Vakuumgießen eine ausgezeichnete Wahl. Im Gegensatz zum Spritzgießen ist beim Vakuumgießen kein DFM erforderlich, wodurch Projektzeit gespart wird. Bei der Auswahl eines Herstellungsprozesses ist es wichtig, Ausbeuteanforderungen, Toleranzanforderungen, Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit und Vorlaufzeit zu berücksichtigen. Vakuumguss ist eine ausgezeichnete Wahl für die Fertigung kleiner Stückzahlen mit engen Toleranzen und einer glatten Oberflächenbeschaffenheit. Spritzguss eignet sich am besten für die Massenproduktion, die Toleranzen sind groß und für die Herstellung von Teilen mit höherer Präzision nicht geeignet.
Bearbeitungsgenauigkeit und Empfehlungen: Es wird empfohlen, dass die Wandstärke der bearbeiteten Teile zwischen 1.5 mm und 4 mm liegt. Verwenden Sie einen Radius von mehr als 3 mm. Vermeiden Sie die Verwendung von 90-Grad-Wänden, um die Festigkeit des Teils zu erhöhen. Die beste Tiefe zum Schnitzen beträgt 0.25 mm. Die Toleranzen des Vakuuminjektionstyps müssen gemäß der internationalen Norm ISO 2368M bearbeitet werden.
AN-Prototype verwendet die folgenden Standardtoleranzen: +/ -0.30 mm +0.05 mm (pro 30 mm)
Dimension (mm) | 0-30 | 30-60 | 60-90 | 90-120 | 120-150 |
Toleranz (mm) | + / - 0.3 | + / - 0.35 | + / - 0.4 | + / - 0.45 | + / - 0.5 |
Vorteile des Vakuumgießens
1. Niedrige Kosten: Im Vergleich zur CNC-Bearbeitung und zum 3D-Druck sind die anfänglichen Produktionskosten beim Vakuumgießen viel niedriger.
2. Sparen Sie die Produktion: Das Vakuumformen erfordert nicht viel Zeit, verbessert die Produktionseffizienz erheblich und eignet sich für die Fertigung kleiner Stückzahlen.
3. Feine Details: exquisite Verarbeitung, hohe Reduzierbarkeit, niedrige Ausschussrate. Wenn die Urform 3D-gedruckt wird, können beim Drucken komplexe Details erzeugt werden, die im endgültigen Guss nachgebildet werden können.
4. Maßhaltigkeit: Durch Vakuumguss hergestellte Teile passen perfekt zusammen, ohne dass Nachbearbeitungsschritte wie Schleifen oder Bohren erforderlich sind.
5. Hervorragende Oberflächenveredelung: Farbe und Oberflächenveredelung können problemlos hinzugefügt werden, wodurch sich das Verfahren ideal für ästhetisch anspruchsvolle Branchen eignet.
7. Kürzere Vorlaufzeit: Die Herstellung von Silikonformen (die einige Tage dauert) ist viel schneller als die Herstellung von Stahlformen oder Aluminiumformen (die Wochen dauert).
8. Materialflexibilität. Vakuumgießharze sind in verschiedenen Farben erhältlich, um den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden.
Nachteil des Vakuumgusses
Produktionsgrenzen: Vakuumguss eignet sich grundsätzlich für die Fertigung kleiner Stückzahlen, normalerweise im Bereich von 1–30 Teilen. Für Hochtemperaturanwendungen ist das Verfahren nicht geeignet. Gleichzeitig führt die Hauptform zu einer Schrumpfung und dem Phänomen runder Kanten. Da die Anzahl diese Grenze überschreitet, müssen weitere Urmodelle angefertigt werden.
Abhängigkeit von der Urform: Beim Vakuumgussverfahren wird viel Wert auf Details gelegt. Liegt zu Beginn ein Defekt in der Hauptform vor, wirkt sich dieser auf alle später bearbeiteten Teile aus.
Vorteile des AN-Prototype-Vakuumgussservices
AN-Prototype kann die Produktionskosten des Vakuumgusses auf folgende Weise senken:
Materialien: Auf dem Markt sind Hunderte von Gusspolymeren erhältlich, die jede erdenkliche Härte und Oberflächenstruktur nachbilden. Es ist auch möglich, völlig undurchsichtige, durchscheinende oder völlig transparente Teile herzustellen.
Konstruktion : Eine effektive Werkzeugkonstruktion optimiert die Komplexität der internen Abläufe, reduziert Abfall und ermöglicht die Nutzung von Skaleneffekten.
Erfahrung : Die Wahl des richtigen Herstellers kann Zeit und Kosten sparen. An-Prototype verfügt über mehr als 15 Jahre Erfahrung in der Verarbeitung von Vakuumgussverfahren und kann Ihre Bedürfnisse erfüllen und Ihre Erwartungen in Bezug auf Verarbeitung und Fertigung übertreffen.
FAQ
Wo kann Ihr Vakuumgusstyp eingesetzt werden?
Medizin : Vakuumgießen findet in der Medizintechnik breite Anwendung bei der Herstellung komplexer medizinischer Bauteile.
Automobilindustrie : Prototypen und Bauteile für die Automobilindustrie werden größtenteils im Vakuumgussverfahren hergestellt, da dieses Verfahren die Fertigung sehr feiner Teile ermöglicht. Beispielsweise profitieren folgende Bauteile von der hervorragenden Präzision und Wiederholgenauigkeit des Silikon-Vakuumgusses: Autoabdeckungen, Ansaugkrümmer, Polster und Karosserieteile.
Lebensmittelindustrie : Dieses Verfahren wird häufig zur Herstellung komplexer Bauteile in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Es eignet sich zur Herstellung von Lebensmittelverpackungen (Einweglöffel) und anderen komplex geformten Teilen.
Komponenten für die Luft- und Raumfahrt : Dieses Verfahren eignet sich zur Herstellung von Präzisionskomponenten für die Luft- und Raumfahrt. Dank seiner hervorragenden Präzision, Wiederholgenauigkeit und der Möglichkeit, komplexe Details abzubilden, können mit dem Vakuumgussverfahren unter anderem folgende Komponenten gefertigt werden: Luftkanäle und Treibstoffsysteme.
Konsumgüter : Mit Vakuumguss lassen sich komplexe Konsumgüter wie Spielzeug und Sportgeräte, Testsysteme, Sensoren, Textilien, Druckerzeugnisse, Beleuchtungs- und Möbelgeräte herstellen.
Wie viele Tage werden Sie brauchen, um die Bearbeitung abzuschließen?
AN-Prototype wird entsprechend der Komplexität Ihrer Zeichnungen hergestellt und die von Ihnen benötigten Prototypenteile werden in nur 3 Tagen hergestellt. Vakuuminjektionstyp für welches Material geeignet?
Welche Materialien werden beim Vakuumgießen verwendet?
Zu den beim Vakuumgießen verwendeten Materialien gehören Thermoplaste, Gummi und Harze – die alle über spezifische Eigenschaften und Merkmale verfügen.
Ähnlich wie PA : Robust und langlebig. Es ist leicht.
Ähnlich wie ABS : Gute Schlagfestigkeit und ausgewogene physikalische Eigenschaften.
PC : Gute Transparenz, gute UV-Beständigkeit.
PP : Hohe Schlagfestigkeit, gute Flexibilität.
PMMA : Gute Transparenz, gute UV-Beständigkeit.
Weichgummi : Flexibel, gute Stoßdämpfung.
Haben Sie unterschiedliche Ausführungen für das Vakuumspritzgießen?
Im Vakuumgussverfahren hergestellte Teile können direkt entsprechend dem gewünschten Material eingefärbt oder mit einem zweiten Lack versehen werden. Es können verschiedene Lackarten verwendet werden, von matt bis seidenmatt. Selbstverständlich kann die Oberfläche auch strukturiert oder poliert sein.
