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Umspritzen

 

 

Was ist Overmolding?

Overmolding ist ein Prozess, bei dem ein einzelnes Teil aus zwei oder mehr Materialien in einer Kombination hergestellt wird, um empfindliche Komponenten zu schützen oder dem Endprodukt ein besseres Aussehen und eine bessere Haptik zu verleihen. Das erste Material wird als Substrat bezeichnet, das vom zweiten Material bedeckt wird - Overmold. Bei den Bezugsmaterialien handelt es sich in der Regel um Thermoplaste oder Elastomere.

 

Es wird vorausgesetzt, dass der Leser mit den Grundlagen des Spritzgießens vertraut ist. Wenn nicht, bewegen Sie die Maus über die folgenden Themen:

 

Kunststoff-Spritzguss

 

Spritzgießen ist ein Verfahren zur Herstellung verschiedener Arten von Teilen durch Einspritzen von geschmolzenem Material in die Form. Das Rohmaterial wird dem beheizten Zylinder zugeführt, wo es geschmolzen und in den Formhohlraum überführt wird. Kunststoffe sind in erster Linie Rohstoffe, daher wird das Verfahren auch als Kunststoffspritzguss bezeichnet.

 

Mikrospritzguss

 

Mikrospritzguss ist auch ein Unterzweig des Spritzgusses, mit dem winzige, hochpräzise thermoplastische Teile und Komponenten mit Toleranzen im Mikrometerbereich hergestellt werden.

Zum Umspritzen verwendete Technologien

Beim Umspritzen kommen hauptsächlich drei Technologien zum Einsatz : Insert- oder Single-Shot-Molding, Two-Shot- oder Multi-Shot-Molding und Niederdruck-Spritzgießen.

 

1. Formteil einfügen

 

Insert Molding, auch Single-Shot-Molding genannt, ist das am häufigsten verwendete Verfahren, bei dem ein vorgeformter Einsatz in eine Form eingelegt und das TPE (thermoplastisches Elastomer) darüber geschossen wird. Der Vorteil des Umspritzens besteht darin, dass es etwas schneller ist als herkömmliches Spritzgießen. Der Grund dafür ist, dass Insert Molding das gleichzeitige Formen von zwei Kunststoffmaterialien bietet. Abgesehen davon sind auch die Werkzeugkosten für das Umspritzen geringer.

 

2. Zwei-Schuss-Formen

 

Beim Two-Shot-Molding (oder Multi-Shot-Molding) werden komplizierte Formteile aus zwei einzigartigen Materialien hergestellt und das Produkt erreicht in zwei aufeinander folgenden Schritten seine endgültige Form. Die Formmaschinen bestehen aus zwei oder mehr Zylindern, und zwei Materialien werden im gleichen Zyklus geschossen. Das erste Material wird dem Lauf zugeführt, um die erste Produktform zu erzeugen, die dann für den endgültigen Aufbau in den zweiten Lauf gelangt. Der Vorteil des Zwei-Schuss-Spritzgießens besteht darin, dass die Teilequalität höher und die Arbeitskosten niedriger sind.

 

3. Niederdruckformen

 

Da die Elektronikindustrie kontinuierlich wächst, ist es für Elektronikhersteller unabdingbar, schwache und zerbrechliche Komponenten zu schützen. Dementsprechend spielte das 1970 von der Hankel Corporation entwickelte Niederdruckgießen eine entscheidende Rolle bei der Verkapselung empfindlicher elektronischer Teile und ersetzte die Notwendigkeit traditioneller Vergussverfahren. Dieser fortschrittliche Verkapselungsprozess von schwachen elektronischen Bauteilen beinhaltet einen Umspritzprozess, der mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur durchgeführt wird und weniger Zeit in Anspruch nimmt.  

 
Overmolded components

 

​Mit dem steigenden Bedarf an gedruckten Leiterplatten (PCBs) und deren Schutz hat das Niederdruck-Spritzgießen Einzug in die Herstellung von Komponenten in der Automobil-, Medizin-, Industrie- und Beleuchtungsindustrie gehalten. Ein Schutzmechanismus für LED-Leuchten kann als krasse Anwendung des Niederdruckgießens angesehen werden.

Vorteile des Umspritzens

 

Das Overmolding-Verfahren wird immer häufiger verwendet, zusammen mit den folgenden Vorteilen:

 

1. Reduzierte Montage- und Nebenkosten

 

Bei der Verwendung von Overmolding zur Herstellung von Teilen sind keine sekundären oder zusätzlichen Arbeitsschritte erforderlich. Erstens macht der Overmolding-Prozess zusätzliche Klebstoffe und Befestigungselemente überflüssig. Zweitens bedarf es keiner weiteren Operation, um das Produkt in seine endgültige Form zu bringen. All diese Faktoren reduzieren Kosten, Zeit und Personalbedarf enorm.

 

2. Verbesserte Produktqualität und Zuverlässigkeit  

 

Das Umspritzen ist ein äußerst zuverlässiger Prozess, da das Endprodukt den Benutzern den ultimativen Komfort von gummierten und fest greifenden Werkzeugen wie Handprodukten und Zahnbürsten bietet. Folglich wird die Ergonomie des Produkts verbessert. Das umspritzte Teil hat eine Schutzschicht aus Thermoplast, die es flexibel, langlebig und sehr widerstandsfähig gegen äußere Kräfte macht.

 

3. Höhere Designflexibilität  

 

Die Herstellung mehrerer Materialien in einem einzigen oder mehrfarbigen und komplexen Baugruppendesign ist durch Umspritzen einfach zu erreichen. Der Umspritzprozess gewährleistet eine starre Montage und die richtige Ausrichtung der zusammenpassenden Teile. Daher werden die Qualität des Produkts und die Forderung nach nahtlosen und konformen Designs leicht erreichbar.  

Umspritzungsanwendungen in allen Branchen

Das Umspritzen hat die Anwendungen in unzähligen Branchen diversifiziert. Bevor Sie zu den speziellen Anwendungen des Umspritzens übergehen, sind hier einige der allgemeinen Anwendungen:

 
 

 

1. Allgemeine Anwendungen des Umspritzens

 

Kabelkonfektionen sind eine großartige Anwendung des Umspritzens. Kabel, die im Umspritzverfahren hergestellt werden, müssen Hochdruckwasser, extremen Wetterbedingungen, anhaltender Hygiene, Schmutz- und Staubbelastung und häufigen Verformungen standhalten.  

Andere gängige Beispiele für das Umspritzen sind militärische Ausrüstung, Solarzellen, medizinische Geräte, Unterhaltungselektronik und verschiedene industrielle Anwendungen.  

 

Overmolded cables
Overmolding

 

2. Spezialisierte Anwendungen des Umspritzens  

 

A)   Medizinische Industrie

 

Der medizinische Spritzguss hat beträchtliche Anwendungen im Bereich der Medizin. Umspritzte medizinische Geräte umfassen Steifigkeit und Zähigkeit eines Materials und eine ergonomische und weiche Haptik eines anderen Materials. Das flexible und robuste Äußere der Formteile verringert die Wahrscheinlichkeit von Abrieb, schützt das starre Substrat vor äußeren Einflüssen, schützt die Hände des Benutzers vor Vibrationen und bietet hervorragende wasserabweisende Eigenschaften, um Korrosion zu vermeiden. Zu den umspritzten medizinischen Instrumenten gehören:

 

  • Griffe des Rettungswagen-Defibrillators

  • Spritzen 

  • Elektrische Anschlüsse 

  • Köderverschraubung oder Schlauch 

  • Monitore  

 

Die  Marktgröße für  Formteile im medizinischen Bereich belaufen sich auf 1,38 Milliarden US-Dollar. Es wird erwartet, dass es bis Ende 2027 mit einer CAGR von 8,2% wachsen wird.  

B)   Automobilindustrie

 

Inzwischen werden im Overmolding Prototypen, Griffe, Armaturenbretter befestigt und Formteile unter der Motorhaube hergestellt.

 

Das Projekt Thermoplastic Overmolding for Structural Composite Automotive (TOSCAA) hat die Verwendung von umspritzten Teilen in der Automobilindustrie revolutioniert. Dieses Konsortium wird von der SGL Carbonfasern und Land Rover, Jaguar, Nifco, LMAT, AMRC und der University of Nottingham geleitet. Gemeinsam haben alle diese Partner 2 Millionen Pfund Sterling gesammelt, um Autos leichter, langlebiger und schneller zu machen.

 

Im Jahr 2016 betrug die globale Marktgröße von Formteilen in der Automobilindustrie 1,67 Milliarden US-Dollar und bis Ende 2025 3,29 Milliarden US-Dollar. 

C)   Elektronik

 

Drahtumspritzen ist eine der bedeutendsten Anwendungen des Umspritzens im Bereich der Elektronik. Viele Teile im Elektronikbereich werden umspritzt, um sie haltbar, flexibel und scherfest zu machen. Das Umspritzen wird jedoch auch im Übermaß zum Herstellen eines einzelnen Teils mit der Kombination von zwei Materialien verwendet.

 

Leiterplatten, Leiterplatten, Thermostate und Drähte werden häufig dem Umspritzungsprozess unterzogen, um gegen äußere Faktoren stark zu werden. Elektronisches Silizium-Overmolding eröffnet nun neue Domänen für den weiteren Ausbau des Overmoldings im Bereich der Elektronik.  

 

Wie aus einigen Statistiken hervorgeht, hätte der Markt für Formteile in der Elektronikindustrie bis Ende 2029 1,11 Milliarden US-Dollar erreicht. 

Overmolded components

D)   Spielzeuge

 

Die Spielwarenindustrie setzt überwiegend auf den Einsatz von Kunststoffformteilen. Die in Spielzeugen verwendeten umspritzten Bauteile bieten die geforderte Sicherheit gegen äußere Belastungen. Darüber hinaus werden in einer Vielzahl von Branchen folgende Produkte zur Herstellung von Formteilen eingesetzt:

 

  • Puppen und Actionfiguren 

  • Modelle und Kunsthandwerk 

  • Elektronisches Spielzeug 

  • Nichtelektrische Puzzles und Spiele  

 

Zum Beispiel Mikroplastik  ist eine führende Spielwarenindustrie, die Formteile zur Herstellung von Spielzeug verwendet. Es erwirtschaftete im vergangenen Jahr einen Umsatz von 30 Millionen US-Dollar. 

 

Überblick über die Komplexität des Umspritzprozesses, erforderliche Ausrüstung und Innovation

 

Overmolding ist ein etwas komplexer, aber leicht verständlicher Prozess. In gleicher Weise sind hier einige Punkte zur Beschreibung der Komplexitätsübersicht, der erforderlichen Ausrüstung und der Innovation in Bezug auf den Umspritzprozess:

 

Übersicht über die Komplexität

 

Das Umspritzen ist etwas komplexer als das herkömmliche Umspritzen. Komplizierter wird es zunächst durch die richtige Wahl des umspritzten Materials auf dem Substrat. Gleichzeitig muss auch darauf geachtet werden, ob das umspritzte Teil richtig auf dem Untergrund sitzt oder nicht.  

 

Nichtsdestotrotz sind Roboterarbeit oder Maschinen in der Lage, all diese Bedenken auszuräumen. Wenn dieser Job manuell ausgeführt wird, bleiben alle diese Befürchtungen gleich.

 

Merkmale des Formens und Einfügens

 

Das Einfügen ist ein Herstellungsprozess, bei dem zwei Materialien zu einem einzigen Material kombiniert werden, während das Formen ein einfacherer Prozess ist, der einfachen Schritten folgt. Der Vorgang des Einlegens und Formens wurde bereits in einem der obigen Abschnitte besprochen.

Einige Faktoren machen jedoch das Einfügen und  Formen eines schwer zugänglichen Prozesses, einschließlich Fließlinien, Einfallstellen, Verwerfungen, kurzen Schüssen, Brandflecken und Spritzen. 

 

Entformung

 

Unter Entformen versteht man das Entformen von Formteilen aus dem Werkzeug oder der Form. Dies kann entweder manuell oder mit Druckluft erfolgen.  

 

Das Entfernen eines Gussteils aus einer Form und einer Form aus einem Modell wird als Entformen bezeichnet. Das Entformen des gefertigten Teils kann etwas aufwendig sein, wenn es nicht ausreichend geformt ist. Das Schließen der Form und das Wiederholen des Vorgangs ist keine Lösung, und das Bauteil wird zur Verschwendung.

 

Andererseits ist der Ausschuss beim Umspritzen wirklich gering, da es berechnete und vordefinierte Parameter wie Niederdruck und Temperatur verwendet, um von Natur aus schwache Komponenten zu verkapseln. Anschließend führt das Umspritzen zu weniger Ausschuss. Ebenso reduziert die Anwendung der automatischen Entformung den manuellen Aufwand.  

 

Neueste Innovation beim Umspritzen

 

Overmolding entwickelt sich von Tag zu Tag weiter und wird aufgrund des Mainstreamings der folgenden Innovationen immer häufiger eingesetzt:  

 

  • Micro-Overmolding im Bereich der Medizintechnik 

  • Umspritzen von elektronischen Steuergeräten in der Elektronikindustrie

  • Fertigung des flachsten Steuergeräts mit nur sieben Millimetern 

  • Neuestes Getriebesteuerungssystem  

Abschluss

 

Das Umspritzen hat sich zu einem weltweit anerkannten und anerkannten Verfahren zur Herstellung von Teilen entwickelt, die normalerweise anfällig für äußere Belastungen sind. Die Verwendung von Overmolding hat sich in allen wichtigen Bereichen wie der Medizingeräteindustrie, der Automobilindustrie, der Elektronikindustrie und der Herstellung von Haushaltsprodukten ausgeweitet. Obwohl das Verfahren mit gewissen Komplikationen verbunden ist, ist es immer noch die am besten geeignete Methode, um schwache und gebrechliche Teile zu schützen.

 

 

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