Das Einspritzgießen ist eine relevante Technologie in der heutigen Produktion. Sie wird verwendet, um Metall oder andere Elemente mit Kunststoff zu verbinden. Das Verfahren bietet ein einheitliches, zähes und starkes Bauteil. Als Alternative zu der schrittweisen Technik, bei der die Teile nach dem Gießen zusammengefügt werden müssen, werden sie bei der Insert-Molding-Technik verschmolzen. Dies spart Arbeit und Zeit und verbessert die Qualität des Produkts.

China ist ein Mammut im Bereich des Spritzgusses. Es bietet eine kosteneffiziente Produktion. In dem Land gibt es hochqualifizierte Fabriken und qualifizierte Arbeitskräfte. China ist ein Produzent von Allzweckmaterialien. Das Land ist weltweit führend in der Produktion.

In diesem Beitrag werden das Einlegeverfahren, sein Prozess, die Arten von Einlegeteilen, die Materialien, das Design, die verfügbaren Richtlinien, seine Verwendung, die Vorteile und der Vergleich mit den Formgebungsverfahren in der heutigen Produktion behandelt.

Was ist Insert Molding?

Insert Molding ist ein Verfahren des Kunststoffspritzgießens. Ein montiertes Teil, in der Regel ein Metallteil, wird in eine Form gelegt. Im nächsten Schritt wird geschmolzener Kunststoff um das Teil herum gespritzt. Wenn der Kunststoff hart wird, wird der Kunststoffeinsatz zu einem Bestandteil des Endprodukts. Diese Technik wird in der Elektronik- und Automobilindustrie sowie in der Medizintechnik eingesetzt.

Der große Vorteil des Insert Molding ist die Festigkeit und Stabilität. Mit Metall umspritzte Kunststoffteile sind in Bezug auf die mechanische Festigkeit stärker. Sie lassen sich auch besser verschrauben und nutzen sich im Laufe der Zeit weniger ab. Dies ist vor allem bei Teilen wichtig, die häufig verschraubt werden müssen.

Arten von Einsätzen

Bei den Einsätzen, die beim Spritzgießen verwendet werden, gibt es verschiedene Varianten, die je nach Zweck eingesetzt werden.

Metall-Einsätze

Metalleinsätze sind am weitesten verbreitet. Diese bestehen entweder aus Stahl, Messing oder Aluminium. Sie werden in Gewindelöchern für strukturelle oder mechanische Festigkeit verwendet.

Elektronische Einsätze

Elektronische Bauteile, die in Form von Kunststoff gegossen werden können, sind Sensoren, Stecker oder kleine Schaltkreise. Dies garantiert ihre Sicherheit und die Reduzierung der Montageprozesse.

Andere Materialien

Einige der Einsätze werden aus Keramik oder Verbundwerkstoffen hergestellt, um für besondere Zwecke verwendet zu werden. Sie werden in Fällen verwendet, in denen Hitzebeständigkeit oder Isolierung erforderlich ist.

Die Wahl des richtigen Einsatzes

Die Entscheidung hängt von der Rolle des Teils und der Art des Kunststoffs ab. Die wichtigsten Kriterien sind Kompatibilität, Festigkeit und Haltbarkeit.

Das Insert Molding Verfahren

Beim einstufigen Spritzgießen wird ein Metall oder ein anderes Element in ein Kunststoffwerkzeug eingearbeitet. Der Einsatz wird in das Endprodukt eingesetzt. Dies ist ein stärkerer und schnellerer Prozess als die anschließende Montage von Teilen.

Vorbereiten des Einsatzes

Der Einsatz wird abgespült, um Schmutz, Fett oder Rost zu entfernen. Gelegentlich wird er auch beschichtet oder geriffelt, so dass er mit dem Kunststoff verklebt wird. Er wird durch heißen Kunststoff nicht zerstört, wenn er auf 65-100 °C vorgewärmt wird.

Einsetzen des Einsatzes

Der Einsatz wird mit großer Sorgfalt in die Form eingelegt. In großen Fabriken können Roboter ihn einlegen. Stifte oder Klammern halten ihn fest. Die richtige Positionierung verhindert, dass sich der Einsatz beim Gießen bewegt.

Kunststoff einspritzen

Dies geschieht durch Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs, der den Einsatz umgibt. Ihr Temperaturbereich liegt zwischen 180 und 343°C. Der Druck beträgt 50-150 MPa. Um stark zu sein, sollte der Nachdruck 5-60 Sekunden betragen.

Kühlung

Es handelt sich um eine Verfestigung des Kunststoffs. Kleinere Teile benötigen 10-15 Sekunden, größere Teile 60 Sekunden oder mehr. Kühlkanäle verhindern die Erwärmung.

Auswerfen des Teils

Die Form und die Auswerferstifte drücken das Teil heraus. Anschließend kann eine kleine Nachbearbeitung oder ein Beschnitt erfolgen.

Wichtige Punkte

Die Ausdehnung von Metall und Kunststoff ist nicht die gleiche. Durch Vorwärmen und eine konstante, kontrollierte Formtemperatur wird die Spannung verringert. Dies geschieht durch den Einsatz von Sensoren in modernen Maschinen, um eine Gleichmäßigkeit der Ergebnisse in Bezug auf Druck und Temperatur zu erreichen.

Wichtige Parameter:

Arten von gemeinsamen Injektionen, die geformt werden müssen 

Es gibt verschiedene Arten von Einsätzen, die beim Spritzgießen verwendet werden, und sie hängen von der Verwendung ab. Jeder dieser Typen trägt zur Festigkeit und Leistung des Endprodukts bei.

Metallgewindeeinsätze

Gewindeeinsätze können aus Stahl, Messing oder Aluminium bestehen. Sie bieten die Möglichkeit, mehrfach zu schrauben und zu bolzen, ohne dass der Kunststoff beschädigt wird. Letzteres ist bei Autos, Haushaltsgeräten und Elektronik üblich.

Einpresseinsätze

Bei den Einpresseinsätzen handelt es sich um solche, die ohne zusätzliche Befestigung in ein Formteil eingebaut werden. Wenn der Kunststoff abkühlt, hält er den Einsatz und stabilisiert ihn sehr gut und kraftvoll.

Heat-Set-Einsätze

Anschließend werden die Einsätze thermisch gehärtet. Wenn man sie abkühlen lässt, verschmilzt die heiße Einlage bis zu einem gewissen Grad mit dem umgebenden Kunststoff, wodurch eine sehr starke Verbindung entsteht. Sie werden im Allgemeinen in Thermoplasten, z. B. Nylon, verwendet.

Ultraschall-Einsätze

Bei einer Vibration werden Ultraschall-Einsätze eingebaut. Der Kunststoff schmilzt in dem Bereich, der den Einsatz umgibt, und wird hart, um einen festen Sitz zu erzeugen. Es ist eine präzise und schnelle Methode.

Die Wahl des richtigen Einsatzes

Die Wahl des rechten und linken Einsatzes richtet sich nach der Art des Kunststoffs, dem Design des Teils und der zu erwartenden Belastung. Die Auswahl der Metalleinsätze wurde auf der Grundlage der Festigkeit getroffen, und die speziellen Einsätze, wie z. B. die heißfixierten Einsätze und die Ultraschalleinsätze, wurden auf der Grundlage von Präzision und Haltbarkeit bewertet.

Konstruktionsregeln in der Industrie des Spritzgießens mit Einlegeteilen

Das Design von Teilen, die durch Gießen eingefügt werden sollen, sollte richtig geplant werden. Die sorgfältige Planung gewährleistet eine hohe Haftung, Präzision und Dauerhaftigkeit.

Platzierung der Einsätze

Die Einsätze werden dort eingesetzt, wo sie sich in einer guten Position befinden, um vom Kunststoff getragen zu werden. Sie dürfen nicht sehr nahe an Wänden oder dünnen Kanten liegen, da dies zu Rissen oder Verformungen führen kann.

Kunststoff Dicke

Achten Sie immer darauf, dass die Wände, die den Einsatz umgeben, die gleiche Dicke haben. Durch einen abrupten Dickenwechsel kann es zu einer ungleichmäßigen Abkühlung und Schrumpfung kommen. Die Einlage hat in der Regel eine Dicke von 2-5 mm, was in Bezug auf Festigkeit und Stabilität ausreichend ist.

Kompatibilität der Materialien

Man nehme Kunststoff und fülle ihn mit klebenden Materialien. Ein Beispiel ist ein Nylon, das mit Messing- oder Edelstahleinsätzen verwendet werden kann. Mischungen, die sich zu stark erhitzen, müssen vermieden werden.

Formenbau

Fügen Sie der Form eine gute Anschnittposition und Kühlvorrichtungen hinzu. Der Kunststoff muss sich frei um den Einsatz bewegen können und darf keine Luft einschließen. Die Temperaturen werden durch Kanäle stabilisiert und ein Verziehen verhindert.

Toleranzen

Korrekte Toleranzen der Einsatzkomponenten der Konstruktion. Es ist nur ein geringes Spiel von 0,1-0,3 mm erforderlich, damit die Wendeschneidplatte perfekt sitzt, ohne lose oder hart zu sein.

Verstärkungsmerkmale

Die Einlage sollte mit Rippen, Vorsprüngen oder Zwickeln unterlegt werden. Dadurch werden diese Eigenschaften breit verteilt und Risse oder Bewegungen der Einsätze verhindert.

Ungeeignete Overmold-Materialien zur Verwendung in einem Insert-Molding-Verfahren

Das ideale Verfahren ist das Insert-Molding; dabei wird der Kunststoff leicht geschmolzen und fließt während des gesamten Formprozesses leicht. Außerdem sollte der Kunststoff mit dem Einsatz verbunden sein, damit ein robustes Teil entsteht. Bevorzugt werden Thermoplaste, da sie die richtigen Schmelz- und Fließeigenschaften besitzen.

Styrol Acrylnitril Butadien Styrol

ABS ist nicht nur maßhaltig, sondern auch leicht zu verarbeiten. Es ist am besten für Unterhaltungselektronik und andere Produkte geeignet, die ein hohes Maß an Genauigkeit und Stabilität erfordern.

Nylon (Polyamid, PA)

Nylon ist stark und flexibel. Es wird in der Regel mit Metalleinsätzen zu einem strukturellen Bauteil verschweißt, z. B. für Fahrzeughalterungen oder Bauelemente.

Polycarbonat (PC)

Polycarbonat ist nicht nur rissfrei, sondern auch robust. Es eignet sich vor allem für die Herstellung von Elektronikgehäusen, medizinischen Geräten und anderen Geräten, die eine lange Lebensdauer erfordern.

Polyetheretherketon (PEEK)

PEEK hat einen Wettbewerbsvorteil gegenüber Hitze und Chemikalien. Es eignet sich für den Einsatz in den Bereichen Hochleistungsmaschinenbau, Luft- und Raumfahrt und Medizin.

Polypropylen (PP)

Polypropylen ist nicht zähflüssig und reagiert auch nicht auf eine große Anzahl von Chemikalien. Es wird für Haushalts- und Konsumgüter sowie für Automobilteile verwendet.

Polyethylen (PE)

Polyethylen ist billig und außerdem elastisch. Es wird vor allem für Beleuchtungszwecke verwendet, z. B. für Verpackungen oder Schutzhüllen.

Thermoplastisches Polyurethan (TPU) und Thermoplastisches Elastomer (TPE)

TPU und TPE sind gummiartig, weich und elastisch. Sie eignen sich perfekt für das Umspritzen von Griffen, Dichtungen oder Teilen, die Stöße absorbieren müssen.

Die Wahl des richtigen Materials

Die Wahl des Overmold-Materials richtet sich nach der Funktionalität des Teils, der Aufgabe des Einsatzes und seiner Funktion. Es sollte auch ein gut fließender Kunststoff sein, der sich mit dem Einsatz verbindet und außerdem die erforderliche Festigkeit und Flexibilität bietet.

Teilegeometrie und Platzierung der Einsätze:

 Dieses Merkmal gilt für alle Teile.

 Teilegeometrie und Platzierung der Einsätze:

 Dieses Merkmal kann auf jedes Teil angewendet werden.

Der Halt der Einlage hängt von der Form des Teils ab. Die Einlage sollte so positioniert werden, dass sie von ausreichend Kunststoff umgeben ist. Eine Versicherung sollte nicht zu nahe an Kanten oder schmalen Wänden angebracht werden, da diese reißen oder sich verbiegen können.

Der Kunststoff, der den Einsatz umgibt, sollte eine gleichmäßige Dicke aufweisen. Eine plötzliche Änderung der Dicke kann entweder zu einer ungleichmäßigen Abkühlung oder zu einer Schrumpfung führen. Im Falle des Einsatzes ist eine normale Kunststoffdicke von 2-5 mm im Hinblick auf die Festigkeit und Stabilität ausreichend.

Zu den Konstruktionsmerkmalen, die zur Unterstützung der Einlage verwendet werden können, gehören Rippen, Vorsprünge und Zwickel. Sie tragen dazu bei, Spannungen zu verteilen und Bewegungen zu verhindern. Sobald der Einsatz korrekt eingebaut ist, kann man sicher sein, dass das Teil an seinem Platz ist und effektiv funktioniert.

Technischer Vergleich von Thermoplasten für das Insert Molding

Die Vorteile des Insert Moulding

Starke und langlebige Teile

Beim Spritzgussverfahren werden Kunststoff und Metall zu einer Einheit verbunden. Dadurch werden die Bauteile widerstandsfähig, robust und können immer wieder verwendet werden.

Reduzierte Montage und Arbeit

Der Einsatz wird in den Kunststoff eingesetzt, und es ist keine zusätzliche Montage erforderlich. Dies spart Zeit und Arbeit und verringert die Möglichkeit von Fehlern bei der Montage.

Präzision und Verlässlichkeit

Der Einsatz ist fest mit dem Formteil verbunden. Dies garantiert, dass die Abmessungen gleich bleiben und dass die mechanische Festigkeit erhöht wird, um die Zuverlässigkeit der Teile zu steigern.

Flexibilität bei der Gestaltung

Die Herstellung komplexer Konstruktionen mit Hilfe des Spritzgussverfahrens wäre auf herkömmliche Weise nur schwer zu bewerkstelligen. Es ist möglich, dass Metall und Kunststoff in einer neuartigen Kombination verwendet werden, um funktionale Anforderungen zu erfüllen.

Kosten-Wirksamkeit

Das Spritzgießen von Einlegeteilen verringert auch den Materialabfall und die Montagekosten bei großen Produktionsmengen. Es verbessert die Effizienz und die Gesamtqualität der Produkte und ist daher langfristig kosteneffizient.

Die Anwendungen des Insert Moulding

Autoindustrie

Die Automobilindustrie ist eine typische Anwendung von Einsatzspritzguss. Kunststoffteile haben Metalleinlagen, die dem Bauteil, wie Halterungen, Motorteilen und Verbindungsstücken, Festigkeit verleihen. Dadurch wird die Montage weniger und die Haltbarkeit mehr.

Elektronik

Elektronik. Der Vorteil des Umspritzens besteht darin, dass es möglich ist, Stecker, Sensoren und Schaltkreise in ein Kunststoffgehäuse einzufügen. Dadurch wird die Sicherheit der empfindlichen Komponenten gewährleistet und der Montageprozess relativ einfach.

Medizinische Geräte

Die Technologie des Spritzgießens wird häufig bei medizinischen Geräten eingesetzt, die ein hohes Maß an Genauigkeit und Langlebigkeit erfordern. Sie wird bei der Herstellung von chirurgischen Geräten, Diagnosegeräten und langlebigen Kunststoff-Metall-Kombinationen angewendet.

Konsumgüter

Verbrauchsgüter wie Elektrowerkzeuge, Haushaltsgeräte und Sportgeräte werden meist im Spritzgussverfahren hergestellt. Es stärkt und vereinfacht die Montage des Prozesses und ermöglicht ergonomische oder komplexe Designs.

Industrielle Anwendungen, Luft- und Raumfahrt.

Die Einsatzspritzguss wird auch in der Schwerindustrie und in der Luft- und Raumfahrt verwendet. Mit Metall gefüllte Hochleistungskunststoffe haben leichte und starke Bauteile, die hitzebeständig und verschleißfest sind.

Verwendete Materialien

Das Einspritzverfahren erfordert die Auswahl geeigneter Materialien für den Kunststoff und den Einsatz. Die Wahl des Materials beeinflusst die Leistung, die Stabilität und den Ausstoß.

Metall-Einsätze

Normalerweise werden Metalleinsätze verwendet, weil sie rau und haltbar sind. Sie bestehen hauptsächlich aus Stahl, Messing und Aluminium. Bei belasteten Teilen kann Stahl verwendet werden, Messing kann nicht korrodieren und Aluminium ist leicht.

Kunststoffeinsätze

Kunststoffeinsätze sind korrosionsbeständig und leicht. Sie werden bei Anwendungen mit geringer Belastung oder bei nicht leitenden Teilen eingesetzt. Kunststoffeinsätze können auch in komplexe Formen gebracht werden.

Die Keramik- und Komposit-Einsätze.

Keramik- und Verbundstoffeinsätze werden verwendet, um Hitze-, Verschleiß- oder Chemikalienbeständigkeit zu erreichen. Sie werden normalerweise in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizin und in der Industrie eingesetzt. Keramik ist hochtemperaturbeständig, und Verbundwerkstoffe sind steif und haben eine geringe Wärmeausdehnung.

Thermoplastische Overmolds

Die Umgebung des Einsatzes besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, bei dem es sich in der Regel um einen Kunststoff handelt. Zu den verfügbaren Optionen gehören ABS, Nylon, Polycarbonat, PEEK, Polypropylen, Polyethylen, TPU und TPE. ABS ist formbar und stabil, Nylon ist flexibel und stark, und Polycarbonat ist ein schlagfestes Material. TPU und TPE sind weiche und gummiartige Materialien, die als Dichtungen oder Griffe verwendet werden.

Kompatibilität der Materialien

Kunststoff und Metall sollen im Verhältnis zueinander wachsen, um Spannungen oder Verformungen zu vermeiden. Der Kunststoff muss mit dem Einsatz verklebt werden, damit er sich nicht löst. Bei Kunststoffeinsätzen sollte das Overmold-Material mit Klebstoff versehen werden, um sicherzustellen, dass es fest wird.

Tipps zur Materialauswahl

Berücksichtigen Sie die Belastung, die Temperatur, die Chemikalien und das Design des Teils. Die Metalleinsätze sind haltbar, die Kunststoffeinsätze sind leicht, und die Keramik kann extremen Bedingungen standhalten. Das Overmold-Material muss in der Lage sein, alle funktionalen Anforderungen zu erfüllen. 

Kostenanalyse

Der eingesetzte Kunststoff ermöglicht die Einsparung von Geld, das für die Befestigung der Einzelteile verwendet worden wäre. Die Verringerung der Montageebenen bedeutet eine Verringerung der Zahl der Arbeitskräfte und eine höhere Produktionsgeschwindigkeit.

Die anfänglichen Kosten für die Formgebung und die Werkzeuge sind höher. Multiplex-Werkzeuge mit einer Reihe von Einsätzen in einer bestimmten Position sind teurer. Die Stückkosten sind jedoch niedriger, wenn das Produktionsniveau hoch ist.

Die Wahl des Materials ist auch ein Kostenfaktor. Kunststoffeinsätze sind preiswerter als Metalleinsätze. PEEK ist ein Hochleistungskunststoff, der im Vergleich zu den weit verbreiteten Kunststoffen, wie ABS oder Polypropylen, kostspielig ist.

Insgesamt sind die Kosten für das Spritzgießen von Einlegeteilen bei mittleren bis hohen Produktionsmengen minimal. Es spart Montagezeit, verbessert die Qualität der Teile und senkt die langfristigen Produktionskosten.

Die Probleme beim Gießen von Einsätzen

Trotz der hohen Effektivität des Insert Molding hat es auch seine Probleme:

Thermische Ausdehnung: Es gibt Unterschiede in der Geschwindigkeit und daher Verzug bei Metall und Kunststoff.

Bewegung einfügen: Einsätze können sich bereits während des Einspritzvorgangs bewegen, wenn sie nicht fest fixiert sind.

Materialkompatibilität: Nicht alle Kunststoffe lassen sich mit allen Metallen vertragen.

Werkzeug- und Einrichtungskosten für Kleinserien: Die Herstellung von Werkzeugen und die Einrichtung von Formen kann bei sehr kleinen Mengen teuer werden.

Diese Probleme werden durch eine gute Konstruktion, Formvorbereitung und Prozesskontrolle auf ein Minimum reduziert.

Die Zukunft des Insert Molding

Das Spritzgussverfahren befindet sich in der Entwicklungsphase. Neue Materialien, verbesserte Maschinen und Automatisierung werden eingesetzt, um die Effizienz zu steigern, und auch der 3D-Druck und hybride Fertigungsverfahren werden zu Möglichkeiten. Aufgrund seiner Fähigkeit, leichte, stabile und präzise Teile herzustellen, wird das Spritzgießen ein wichtiges Produktionsverfahren sein.

Wenn es um Hilfe mit Sincere Tech geht

Für das Einspritzen und Umspritzen bieten wir bei Sincere Tech qualitativ hochwertige, korrekte und zuverlässige Lösungen für die Formgebung. Unsere Technologie und unsere handwerklichen Mitarbeiter sorgen dafür, dass jedes Teil Ihren Anforderungen gerecht wird. Wir sind stark in der Herstellung von langlebigen, komplizierten und wirtschaftlichen Formen für die Automobilindustrie, Elektronik, Medizin und Konsumgüter. Ihr Fertigungsprozess ist einfach und effizient, und das liegt an unseren Durchlaufzeiten und unserem hervorragenden Kundenservice. Sie wenden sich an Sincere Tech, und mit dem Unternehmen arbeiten Sie im Einklang mit Präzision, Qualität und Ihrem Erfolg. Vertrauen Sie uns und lassen Sie Ihre Entwürfe für uns korrekt, zuverlässig und nach Industriestandards verwirklichen.

Schlussfolgerung

Einsetzen von Formteilen ist ein flexibles und effektives Produktionsverfahren. Es ermöglicht den Konstrukteuren den Einsatz eines einzigen leistungsstarken Bauteils, das eine Kombination aus Metall und Kunststoff ist. Der Einsatz des Spritzgießens in der Industrie hat sich im Laufe der Jahre aufgrund seiner Vorteile wie Leistung, Präzision und geringe Kosten durchgesetzt. Mit den Fortschritten bei den Werkstoffen und der Automatisierung wird es jedoch immer sicherer. Die Lösung für die Herstellung durch Insert Molding ist Zeitersparnis, Kostensenkung und qualitativ hochwertige Produkte im Rahmen der modernen Fertigung.