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2K-Technik / 2K Spritzguss
Spritzguss
Zwei Komponenten - eine Maschine
Unsere 2K-Produktionseinheit besteht aus zwei Maschinen, die in Kombination Kleinstteile aus verschiedenen Materialkomponenten innerhalb von einem Prozesszyklus und in einer Produktionseinheit fertigen - 2K-Spritzguss. Dabei arbeiten die Maschinen von babyplast mit höchster Präzision.
Die Einheit besteht aus einer Standard babyplast-Kleinspritzgießmaschine, kombiniert mit dem babyplast Zusatz-Spritzaggregat.
Die Kühlmaschine und die komplette Steuereinheit des Zusatz-Spritzaggregats finden in dem Maschinentisch der Kleinstspritzgießmaschine Platz. So hat die Produktionseinheit durch die Kombination beider Einheiten einen Raumbedarf von weniger als 1 m².
Natürlich können der Zusatz-Spritaggregat und die Spritzgießmaschine für andere Anwendungen auch unabhängig voneinander betrieben werden. So ist die Produktionseinheit vielseitig einsetzbar.
Auf Grund der begrenzten Aufspannmöglichkeiten der Maschine bietet sich die Werkzeugtechnologie Kernziehverfahren an, welche auch unter "Core back" bekannt ist. Darüber hinaus ist auch eine Drehteller-Lösung möglich. Sprechen Sie uns einfach an, zusammen finden wir eine individuell abgestimmte Lösung.
Marc Tesche
Dipl.-Ing. (FH)
Geschäftsführer
Telefon: +49 2359 294909 - 4
Mobil: +49 170 58 03 193
E-Mail: marc.tesche@babyplast.de
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2K Technik / 2K Spritzguss / Mehrkomponenten- / Mehrfarbenspritzgießen
Spritzguss-Technik
Das Mehrkomponenten-Spritzgießen dient der Herstellung von Spritzgussteilen/Artikeln/Produkten, die aus mindesten zwei Komponenten bestehen.
Sind es „nur“ 2 Komponenten, dann sprechen wir vom sog. 2k Spritzgießen oder 2k Spritzguss. Genauso gut können auch drei oder mehr Komponenten miteinander zu einem Artikel verarbeitete werden. Dann sprechen wir vom Mehrkomponentenspritzguss.
Im einfachsten Fall unterscheiden sich die Materialien nur durch ihre Farbe. Es können aber auch Materialien mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften miteinander verarbeitet werden.
Auf diese Weise lassen sich sowohl das Aussehen/Design als auch optische, chemische, mechanische oder auch akustische Eigenschaften erzielen.
Arten des Spritzgießens
Mehrkomponenten-Spritzguss
Mittels der Mehrkomponenten-Technik wie dem 2k Spritzguss lassen sich komplexe und funktionale Spritzgießteile mit nur einem Werkzeug in nur einem Arbeitsgang mit exzellent guter Reproduzierbarkeit und Qualität herstellen. Bei hohen Stückzahlen ist die Mehrkomponententechnik zudem äußerst wirtschaftlich.
Mehrfarben-Spritzgießen
Hierbei werden unterschiedliche Farben des gleichen Werkstoffs zu einem Teil/Artikel/Produkt verarbeitet. Anwendung findet dies z. B. bei mehrfarbigen Autorückleuchten.
Mehrrohstoff-Spritzgießen
In diesem Prozess werden unterschiedliche Werkstoffe zu einem Produkt verarbeitet, um z. B. eine Hart-Weich-Verbindung zu erzielen. Beispiele sind Verschlusskappen mit angespritzten Weichdichtungen oder Tastaturen, bei denen der Druckpunkt mit einer angespritzten Silikon-dichtung erzielt wird. Es werden aber auch chemisch unverträgliche Materialien miteinander verarbeitet indem die Komponenten über Formschluss sicher und unverlierbar zueinander konzipiert sind.
Hart-Weich-Spritzgießen
Genauso gut können unterschiedliche Werkstoffe (z.B. hart/weich) und damit unterschiedliche haptische (z.B. für Zahnbürsten-Griffe) und mechanische Funktionen (z.B. für Dichtungen) gezielt kombiniert werden.
Verbund-Spritzgießen
Für das Verbundspritzgießen weisen die verwendeten Komponenten/Polymere/Materialien eine (chemische) Haftung zueinander auf. Dazu werden beispielsweise chemisch verwandte Polymere wie PP/PE, PMMA/PS, CA/ABS und PC/ABS miteinander verarbeitet. An der Verbindungsstelle, also dort, wo die beiden Schmelzen aufeinandertreffen, entsteht eine feste chemische Bindung vergleichbar einem Verschweißen.
Mehrkomponenten-Verfahren mit scharf getrennten Komponenten
Hierbei entstehen Teile mit streng getrennten Komponentenbereichen. Es wird zunächst ein unfertiger sogenannter Vorspritzling erzeugt, der dann in einem weiteren Schritt mit einer anderen Schmelze überspritzt wird. Das Verfahren wird daher auch Overmoulding genannt.
Montage-Spritzgießen
Beim Montagespritzguss nutzt man hingegen den Effekt aus, dass chemisch unverträgliche Polymere wie z.B. POM/PA miteinander verarbeitet werden. Hierbei verschweißen die Komponenten nicht miteinander. Aufgrund der unterschiedlichen Schwindung beim Erkalten entsteht ein kleiner Spalt zwischen den Komponenten. Die Komponenten bleiben zueinander beweglich (IMA – In Mould Assembling).
Diese Technik/Verfahrensvariante ermöglicht die Herstellung von Spritzgussbauteilen mit Scharnier- oder Gelenkfunktion, beispielsweise für Luftdüsen im Auto oder bei Spielzeugfiguren mit beweglichen Gliedmaßen. Die teure Montage der Einzelteile entfällt.
Maschine
Es existieren also verschiedene Verfahrensvarianten neben dem 2k Spritzguss. Allen Varianten ist gemeinsam, dass eine Basis-Spritzgießmaschine mit zwei oder auch mehreren Spritzeinheiten (für jeden Kunststoff, jedes Polymer, jede Komponente, jeden Werkstoff), aber nur einer Schließeinheit verwendet werden.
Für jede zu verarbeitende Komponente ist eine separate Plastifizier-/Spritzeinheit für das Aufbereiten und Einspritzen der Schmelze notwendig.
Werkzeug / Werkzeugtechnik / Form
In der Regel werden die einzelnen Schmelzen an unterschiedlichen Stellen beispielsweise über Heißkanäle in das Spritzgießwerkzeug / die Spritzgieß-Form eingebracht. In diesen Werkzeugen sind für jede Schmelze die entsprechenden Schmelzeführungen (Kaltkanal, Heißkanal etc.) vorgesehen.
Im Werkzeug / in der Form werden die einzelnen Komponenten über geeignete konstruktive Lösungen zusammengeführt.
Die Artikelgeometrie bestimmt die Werkzeugtechnik!
Die Geometrie des Artikels legt dabei fest wie und mit welcher konstruktiven Lösung das Spritzgießwerkzeug konzipiert werden muss.
Die gebräuchlichsten Werkzeug-Techniken lassen sich im Wesentlichen unter Drehteller-, Kernzug-, Index-Platten-, Umsetzverfahren- oder auch Würfel-Technik einteilen.
Jedes Spritzgießwerkzeug ist ein Unikat und es obliegt der Kreativität und dem Können des Werkzeug-Konstrukteurs die jeweils beste Lösung für den Artikel zu finden.
Die unglaubliche Vielfalt und Gestaltungsfreiheit neuer Kunststoffprodukte ist dabei eine stete Herausforderung für die Konstrukteure. Das führt dazu, beständig neue, individuelle Werkzeuge konstruiert und darin verschiedenste Techniken sinnvoll und zielführend zu neuen Verfahrensvarianten kombiniert werden.
Wir kennen heute Anwendungen, bei denen bis zu 6 Spritzeinheiten ein Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeug bedienen.
Spritzgieß-Prozess
Spritzgießen
Für den vollautomatischen Spritzgießprozess muss die Schließeinheit der Basis-Spitzgießmaschine koordiniert / in perfektem Einklang mit den einzelnen Spritzeinheiten zusammenarbeiten und das Werkzeug bedienen.
Jede Spritzeinheit benötigt eigene, auf das Polymer und die Anwendung angepasste Prozessparameter (Temperaturen, Drücke, Wege, Zeiten, Geschwindigkeiten) für das Aufbereiten und Einspritzen der Schmelze. Die Spritzaggregate müssen dafür unabhängig voneinander steuerbar sein.
Umsetztechnik
Der Vorspritzling wird nach dem ersten Spritzvorgang in eine neue Werkzeugkavität mit Platz für den Vorspritzling und die neue Komponente mithilfe eines Handlinggeräts, Roboters oder Bedienperson umgesetzt. Anwendung: Sichtscheiben in Gerätegehäuse
Dreh-/Verschiebetechnik
Das Werkzeug (meist nur eine Hälfte) wird nach dem ersten Spritzvorgang in eine neue Lage gedreht oder verschoben und der Vorspritzling in der neuen Lage mit einer weiteren Düse überspritzt. Anwendung: Zahnbürsten (Drehen oder verschieben), Teile mit hartem Träger und weicher Oberfläche. Mehrfarbige Lichtscheiben von modernen Fahrzeugen.
Core-Back oder Kernrückzugtechnik
Ein Kern wird im Werkzeug zurückgezogen, um Platz für die neu hinzukommende Komponente zu schaffen. Anwendung: Gerätegehäuse mit verschiedenfarbigen Bereichen.
Spritzguss 2K: Was ist das?
Spritzguss-Technik
Der 2k Spritzguss, auch Spritzguss 2k oder 2 Komponenten Spritzguss genannt – ist ein spezielles Fertigungsverfahren, bei dem zwei unterschiedliche Kunststoffe in einem einzigen, vollautomatischen Prozess miteinander verbunden werden. Dabei können Materialien mit unterschiedlichen Farben, Härtegraden oder physikalischen Eigenschaften zu einem Endprodukt kombiniert werden.
Die beiden Komponenten werden nacheinander oder simultan in eine Form eingespritzt, wobei der erste Werkstoff teilweise oder vollständig ausgehärtet ist, wenn die zweite Komponente hinzugefügt wird. Das Ergebnis des Spritzguss 2k ist ein funktionales, dauerhaft verbundenes Bauteil ohne zusätzliche Montage- oder Klebearbeiten. Diese Technologie ermöglicht eine höhere Gestaltungsfreiheit und steigert die Effizienz in der Serienproduktion deutlich.
Einkomponenten-Spritzguss versus Spritzguss 2k
Bei dem klassischen Einkomponenten-Spritzguss wird ein einziger Kunststoff verarbeitet – in nur einem Spritzgießwerkzeug. Das Verfahren eignet sich ideal für Bauteile, die aus nur einem Werkstoff bestehen sollen. Es ist kostengünstig, effizient und in vielen industriellen Bereichen etabliert. Allerdings stößt es bei komplexeren Anforderungen schnell an seine Grenzen.
Genau da kommt der 2K-Spritzguss ins Spiel. Durch die Kombination zweier Materialien in einem einzigen Prozessschritt entstehen multifunktionale Bauteile ohne zusätzliche Montage oder Verklebung. So lassen sich z. B. harte und weiche Komponenten, verschiedene Farben oder transparente und opake Bereiche in einem Produkt realisieren. Der 2K-Spritzguss ist damit die konsequente Weiterentwicklung für Anwendungen mit höheren Anforderungen.
Spritzguss 2k: Formstabil und flexibel
Besonders beliebt ist das 2K Spritzgießen bei der Herstellung von Produkten, die sowohl formstabile als auch flexible Bereiche benötigen. Ein klassisches Beispiel sind Zahnbürsten mit einem festen Griff und einer weichen, rutschfesten Oberfläche.
Auch in der Automobilindustrie, Medizintechnik oder Unterhaltungselektronik kommt das Spritzguss 2k Verfahren zum Einsatz – etwa bei Schaltern mit fühlbarem Soft-Touch oder Gehäusen mit integrierten Dichtungen. Der Vorteil liegt auf der Hand: Durch die Kombination in einem Prozessschritt werden Produktionszeit, Kosten und mögliche Fehlerquellen reduziert.
Freiheit mit 2 Komponenten Spritzguss
Ein weiterer Pluspunkt des 2 Komponenten Spritzguss Verfahrens ist die Designfreiheit. Da sich unterschiedliche Materialien miteinander verbinden lassen, können Bauteile ergonomischer, funktionaler und ästhetisch ansprechender gestaltet werden.
Die Verwendung transluzenter, eingefärbter oder strukturierter Materialien ermöglicht zudem individuelle optische Effekte. Selbst komplexe Formen mit Hinterschnitten oder beweglichen Elementen sind mit der passenden Werkzeugtechnik und dem Spritzguss 2k realisierbar – ohne nachträgliche Bearbeitung.
Mehrkomponenten-Verfahren mit ineinander verlaufenden Komponenten
Komponenten
Werden alle Komponenten eingespritzt, ohne dass die erste zuvor erstarren kann, entstehen unscharfe Grenzen.
Beim Sandwich-Spritzgießen wird der Quellfluss der strukturviskosen Schmelzen beim Einströmen in die Werkzeugkavität (Formnest) genutzt. Die Schmelzen füllen die Höhlung vom Anschnitt her nacheinander. Die zuerst einströmende Formmasse legt sich kontinuierlich an die Wand der Kavität an, wohin sie zuletzt von der im Innern strömenden zweiten Komponente geschoben wird.
Mit diesem Verfahren lassen sich Produkte mit einer Integral- oder auch Knochenstruktur herstellen. Die im Inneren liegende Komponente wird vom Außenmaterial, der Haut, vollständig umhüllt. Beispielsweise wird bei diesem Verfahren Recyclingmaterial oder Mahlgut als unsichtbare Komponente im Kern eingesetzt. Als Außenhaut wird häufig hochwertiges Material für einen erstklassige Oberfläche und gutes Aussehen eingesetzt. Das Innenmaterial kann auch chemisch oder physikalisch geschäumt sein, was dem Produkt z.B. dämpfenden Eigenschaften vermitteln kann.
Dazu arbeiten beispielsweise zwei Spritzeinheiten auf einen Spritzkopf zusammen. Der Spritzkopf gestattet es, durch das Ansteuern von Ventilen oder Mehrfach-Verschlussdüsen, die Massen aus den Spritzeinheiten beliebig einströmen zu lassen. Der Quellfluss sorgt dafür, dass dieses vollständige einander Umhüllen der Komponenten bis zu den kleinsten Wanddicken gelingt.
Bei der Fluidinjektions- oder auch Innendrucktechnik wird als innere Komponente ein Fluid, meist Stickstoff, aber auch Öl oder Wasser oder Wasserdampf verwendet. Das Fluid wird zeitgleich oder auch versetzt zur Polymerschmelze durch gezielt verbaute Ein- und Auslässe in der Kavität geregelt zu- und abgeführt. Auf diese Weise lassen sich Hohlkörper im Spritzgießverfahren herstellen.
Bei der Koinjektion werden die Komponenten, im Gegensatz zum vorher beschriebenen Sandwich-Verfahren, nicht nacheinander, sondern gleichzeitig in die gleiche Kavität eingespritzt. Dies kann über den gleichen Anspritzpunkt oder auch an unterschiedlichen Anschnitten geschehen. Hierdurch lassen sich ganz unterschiedliche Eigenschaften am Formteil erzielen.
Farbige Kunstblumenblätter und künstlicher Schmuck sind Beispiele für marmorierte Teile. Hierbei sind die wechselnden Komponenten (meist handelt es sich um den gleichen Werkstoff jedoch in unterschiedlichen Farben – es müssen aber auf jeden Fall chemisch verträgliche Werkstoffe sein) auch an der Oberfläche sichtbar. Dies wird beispielsweise durch intermittierende Einspritzströme aus unterschiedlichen Spritzaggregaten erreicht.
Babyplast Zusatz-Spritzaggregat
Aggregat
Für all diese Techniken sind babyplast Zusatz-Spritzaggregate geeignet und im Einsatz.
FAQ
2k Spritzguss
2K-Spritzguss ist ein spezielles Fertigungsverfahren, bei dem zwei verschiedene Kunststoffe in einem einzigen Produktionsprozess miteinander zu einem Bauteil verbunden werden. Diese Technik ermöglicht es, unterschiedliche Materialeigenschaften – etwa weich und hart oder transparent und deckend – in einem Produkt zu vereinen, ohne dass eine nachträgliche Montage notwendig ist.
Die 2K-Spritzgusstechnologie bezeichnet den maschinellen und prozesstechnischen Ablauf, bei dem zwei Kunststoffkomponenten nacheinander oder gleichzeitig in ein Werkzeug eingespritzt werden. Dafür sind spezielle Spritzgießmaschinen mit zwei Einspritzeinheiten erforderlich, die entweder drehbare Werkzeuge oder aufeinanderfolgende Kavitäten nutzen, um die beiden Materialien präzise und dauerhaft zu verbinden.
Ein 2k-Bauteil ist ein Kunststoffteil, das aus zwei unterschiedlichen Materialien oder Farben besteht und durch den 2K-Spritzgussprozess hergestellt wurde. Typische Beispiele sind Griffe mit rutschfestem Überzug, Schalter mit integrierter Dichtung oder Gehäuseteile mit Sichtfenstern. Das Besondere: Die Verbindung beider Komponenten erfolgt direkt im Werkzeug und ist dauerhaft haltbar.
Ob 1k- oder 2k-Spritzguss besser ist, hängt vom Anwendungsfall ab. 1k-Spritzguss eignet sich für einfache Bauteile mit homogenen Eigenschaften und ist in der Regel kostengünstiger. Der 2k-Spritzguss bietet hingegen mehr Funktionalität, höhere Designfreiheit und spart oft nachgelagerte Montageschritte. Wenn komplexe Anforderungen oder Materialkombinationen gewünscht sind, ist 2k in der Regel die bessere Wahl.
Im 2k-Spritzguss können thermoplastische Kunststoffe miteinander kombiniert werden, häufig zum Beispiel ein Hartkunststoff mit einem thermoplastischen Elastomer. Wichtig ist dabei die Materialverträglichkeit, damit eine dauerhafte Verbindung entsteht. Es lassen sich auch transparente und farbige Materialien oder elektrisch leitende und isolierende Kunststoffe kombinieren.
2k-Spritzguss findet in vielen Branchen Anwendung – von der Automobilindustrie über die Medizintechnik bis hin zur Unterhaltungselektronik. Typische Einsatzbereiche sind Bauteile mit integrierter Dichtung, ergonomische Griffe, Schalter, Gehäuse mit Sichtfenster oder Bauteile mit weichen und harten Funktionszonen. Der Einsatz lohnt sich besonders bei hohen Stückzahlen und funktionalen Anforderungen.