Was ist Formpressen?

In diesem Artikel werden wir untersuchen, was Formpressen sind die wichtigen Merkmale der verwendeten Formen, die Arten der kompatiblen Materialien und die Vor- und Nachteile des Prozesses. Wir untersuchen außerdem die vielfältigen Anwendungsfälle des Formpressens und vergleichen es mit anderen Formverfahren. Lesen Sie weiter und entdecken Sie eines der ältesten Formverfahren, das derzeit aktiv genutzt wird.

Was ist Formpressen?

Formpressen ist ein Produktionsprozess, bei dem eine beidseitig beheizte Form (Ober- und Unterseite) verwendet wird, um ein formbares Material in die von der Form vorgegebene Form zu pressen. Beide Hitze und Druck sind wichtige Aspekte des Formpressprozesses.

Wärme hilft dem für das Formpressen verwendeten Material, je nach Art des verwendeten Materials zu schmelzen oder auszuhärten. Druck zwingt das erweichte Material dazu, gleichmäßig in die Formhohlräume fließen.

Wie der Name schon sagt, Druckkräfte sind der Schlüssel zu dieser Formmethode. Die Tonnage der verwendeten Pressen kann bis zu 2500 Tonnen. Das Formpressen ist ein hervorragendes Herstellungsverfahren für die Großserienproduktion. 

Der Formpressprozess

Der Formpressprozess weist je nach Materialart einige Variationen auf. Der Hauptprozess kann jedoch unterteilt werden in sechs grundlegende Schritte. 

Schritt 1: Vorbereiten der Maschine zum Formen

Es gibt verschiedene Arten von Formpressgeräten, aber jeder muss vor Beginn eines Produktionszyklus in irgendeiner Weise vorbereitet werden. Dies kann Maßnahmen umfassen wie:

• Reinigung der Form
• Sprühen a Trennmittel 
• Den Herd einschalten und die Form vorheizen
• Platzieren von Einlagen usw.

Diese Maßnahmen sind unerlässlich. Das Auslassen eines Schritts kann zu einem defekten oder beschädigten Teil führen.

Schritt 2: Messen und Laden des Aufgabematerials

Die Menge an Plastik Beim Formpressen muss das verwendete Material präzise abgemessen werden. Dies trägt zur Gewährleistung der Produktkonsistenz bei. Zu viel Material in der Form kann zu verschiedenen Problemen führen, darunter:

• Zu viel Blitz, der abgeschnitten werden muss
• Herausforderungen bei der Entformung
• Beschädigte Formen
• Geringe Dimensionsgenauigkeit

Andererseits kann zu wenig Material dazu führen, dass das Teil fehlt die richtige Dichte, weist eine schlechte Oberflächenqualität auf oder weist sogar fehlende Materialabschnitte auf. 

Sobald die richtige Materialmenge abgemessen ist, wird sie in den Hohlraum der Form gegeben. Das Formmaterial kann vorgewärmt werden, bevor es in die Form gegeben wird. Dies kann helfen, Reduzieren Sie die Zykluszeit.

Schritt 3: Schließen der Form/Komprimieren des Materials

Sobald das Material an Ort und Stelle ist, wird die Form geschlossen, um die Kompression anzuwenden, die presst das Material in jeden Teil der Formhöhle. In diesem Stadium kann der Form auch Wärme zugeführt werden, um das Material zu erweichen oder die Aushärtung von Duroplasten zu unterstützen. 

Das Schließen der Form erfolgt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit für schnellere Zykluszeiten. Die Geschwindigkeit darf auch nicht zu hoch sein, da das Material aus dem Inneren des Formhohlraums verdrängt werden kann. 

Schritt 4: Aushärten oder Abkühlen

Nach dem Schließen der Form wird das Material für eine bestimmte Zeit, typischerweise 1 bis 5 Minuten, an Ort und Stelle gehalten. Bei einem Duroplasten härtet das Material während dieser Zeit aus. Beim Aushärten findet die Vernetzung des Polymers statt, wodurch ein festes Teil entsteht. spezifische Eigenschaften.

Im Fall von Thermoplaste, das geformte Teil in der Form wird während dieser Zeit abgekühlt, bis es hart genug ist, um ohne Beschädigung entfernt werden.

Schritt 5: Entformen

Bei diesem Schritt wird die Form geöffnet und das feste Teil aus der Form entnommen. Auswerferstifte und andere mechanische Systeme kann dabei behilflich sein. In manchen Fällen kann das Entformen auch von Hand erfolgen. 

Einige Teile haben eine komplizierterer Entformungsprozess als andere. Beispielsweise müssen bei einem mit Einsätzen geformten Teil die Einsätze irgendwann während der Entformungsphase entfernt werden.

Schritt 6: Nachbearbeitung

Nachdem ein Teil aus der Form entnommen wurde, sind möglicherweise noch einige weitere Schritte erforderlich, bevor es als fertig gilt. Das Entfernen von überschüssigem Material oder Graten ist in dieser Phase ein gängiges Verfahren. Andere Teile benötigen möglicherweise eine Wärmebehandlung, um Abbau innerer Spannungen oder Reinigung.

Formdesign im Formpressen

Erfolg beim Formpressen beginnt mit Entwerfen Sie die richtige Form für Ihr Teil. Die Mechanik des Formpressens schränkt die Eigenschaften eines Teils in gewisser Weise ein. Es ist wichtig, diese Grenzen zu kennen, um sicherzustellen, dass das entworfene Teil hergestellt werden kann.

Wählen Sie einen erreichbaren Komplexitätsgrad

Mit Formpressmaschinen lassen sich Teile formen mit komplexe Designs, aber diese machen den Prozess schwieriger. 

Ein komplexes Design kann mehrere Schritte hinzufügen zum Prozess. Solche Konstruktionen können auch den Materialfluss erschweren und dazu führen, dass das Material nicht alle Teile der Form erreicht. Zusätzliche Schritte bedeuten längere Produktionszyklen und höhere Kosten, während ein schlechter Materialfluss zu Defekten im Teil führen kann.

Der Formenkonstrukteur sollte über die nötige Erfahrung verfügen, sich ein Design ausdenken Dadurch entstehen komplexe Teile, ohne dass die Herstellbarkeit des Endteils wesentlich beeinträchtigt wird.

Erleichtern Sie den Teileauswurf

Die einfache Entnahme von Teilen sollte bei der Konstruktion eines Teils berücksichtigt werden, da Teile, die schwer zu Beim Auswerfen können die folgenden Probleme auftreten:

• Lange Zykluszeiten
• Schlechte Oberflächenbeschaffenheit
• Bruch beim Auswerfen

Zwei Faktoren, die das Auswerfen von Teilen erleichtern, sind die Verwendung von Entformungsschrägen bei der Gestaltung der Form und die Vermeidung von Hinterschneidungen. 

Wählen Sie eine geeignete Wandstärke

Sowohl dicke als auch dünne Wände können für Formteile problematisch sein. Dicke Wände neigen zur Bildung von Hohlräumen. Dies wird dadurch verursacht, dass die äußeren Wandabschnitte stark abkühlen. schneller als die inneren Abschnitte. 

Dünne Wände fehlt die Kraft um den durch Temperaturschwankungen verursachten Verformungskräften standzuhalten. Beim Abkühlen eines Teils ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass es sich verzieht oder verformt.  

Diese Herausforderungen bedeuten, dass bei der Formgestaltung eine optimale Wandstärke gewählt werden muss, basierend auf der strukturellen Anforderungen des Teils und den Materialfluss. Rippen werden oft verwendet, um stabile Teile ohne dicke Wandabschnitte zu erhalten. 

Betrachten Sie das Material

Verschiedene Materialien sich anders verhalten während des Formpressprozesses. Manche Materialien fließen nicht so leicht wie andere. Andere erwärmen oder kühlen langsamer oder schneller ab. Manche Materialien können sich in bestimmten Phasen des Prozesses auch ausdehnen oder schrumpfen.

Der Entwurf der Form muss solche Tatsachen berücksichtigen, um die Herstellung fehlerhafter Teile oder Teile mit falsche Abmessungen. 

Design für die Ewigkeit

Das Formpressen wird klassifiziert als ein MassenfertigungsverfahrenDies bedeutet, dass die verwendete Form lange halten und für viele Teile verwendet werden sollte.

Um dies zu gewährleisten, sollte die Form so gestaltet sein, dass minimiert die schädlichen Auswirkungen von hohen Temperaturen und Drücken. 

Teile der Form, die leichter beschädigt werden können, sollten so gestaltet sein, dass sie leicht zu reparieren. Dadurch werden die Ausfallzeiten reduziert, falls diese Teile ausgetauscht oder repariert werden müssen.

Materialien zum Formpressen

Formpressen ist eines der wenigen Herstellungsverfahren, das beides ermöglicht Duroplaste und ThermoplasteDies erweitert die Produktpalette, die mit diesem Verfahren hergestellt werden kann, erheblich. Zu den gängigen Materialien, die heute verwendet werden, gehören Silikon, Epoxid und HDPE.

Silikon

Silikon ist ein erstaunliches Elastomermaterial, das ersetzt natürliches Gummi in vielen Anwendungen. Es hat bessere Temperaturbeständigkeit und ist ein sehr guter Isolator. Es ist außerdem haltbarer als Gummi und kann sowohl in medizinische und lebensmitteltaugliche Anwendungen.

Silikon eignet sich hervorragend zum Formpressen, da es fließt leicht, sodass es die Formen der Gussform gut ausfüllen kann. Silikon wird üblicherweise zur Herstellung verwendet Dichtungen, Dichtungenund Teile von medizinische Ausrüstung.

PU

PU, auch bekannt als Polyurethan-, wird zur Herstellung von Teilen verwendet, die eine hohe Schlagzähigkeit aufweisen Festigkeit, Abriebfestigkeit und Zähigkeit. Abhängig von der Formulierung kann ein PU-Teil viele verschiedene physikalische Eigenschaften haben. 

Dieser Duroplast ist leicht fließend und kann durch Formpressen zur Herstellung von Rädern, Dichtungen, Rollen usw. verwendet werden.

HDPE

Polyethylen mit hoher Dichte ist ein Thermoplast, der schmilzt leicht und fließt gut im geschmolzenen Zustand. Es kann zum Formpressen komplexer Teile verwendet werden. Dieses Material weist eine sehr gute Dimensionsstabilität und Schlagfestigkeit auf. 

Formpressen wird zur Herstellung von HDPE-Teilen für Industrie- und Automobilanwendungen eingesetzt.

Epoxy

Ausgehärtete Epoxidteile sind sehr robust und langlebig. Sie können verwendet werden für elektrische Isolierung und sogar Luft- und Raumfahrt Komponenten. Im ungehärteten Zustand fließt das Harz leicht und füllt die Formhohlräume gut aus. 

Epoxidharzteile halten hohen Temperaturen stand und weisen eine hervorragende Dimensionsstabilität auf.

PTFE

Polytetrafluorethylen weist hervorragende Antihafteigenschaften auf und ist zudem sehr beständig gegen Chemikalien. PTFE ist ein gutes Material für das Formpressen, da es fließt leicht. Lager, Dichtungen und Teile zur elektrischen Isolierung können alle aus PTFE geformt werden.

Vergleich mit anderen Formverfahren

Formpressen und Spritzgießen werden häufig verglichen, da beide Verfahren Formen verwenden. Obwohl es eine erhebliche Überschneidung gibt, zwei Herstellungsverfahren unterscheiden sich erheblich und dienen normalerweise unterschiedlichen Fertigungsanforderungen.

Offene vs. geschlossene Form

Beim Formpressen wird ein offenes Formdesign verwendet. Das Material wird in den freiliegenden Formhohlraum eingebracht, bevor sich der obere Teil der Form darüber schließt. 

Auf der anderen Seite, Spritzgießen verwendet eine geschlossene FormkonstruktionDas Material wird in eine bereits geschlossene Form eingespritzt. Es sind Durchgänge zur Materialzufuhr bzw. Entlüftung vorhanden.

Teiledesign

Die offene Natur der für das Formpressen verwendeten Formen macht es zu einem guten Verfahren für die Herstellung großer Teile mit unkomplizierten Geometrien, z. B. Platten. Teile wie Autostoßstangen können mit diesem Verfahren problemlos hergestellt werden. 

Die geschlossene Natur von Spritzgießen Formen machen es zu einem hervorragenden Verfahren für die Herstellung von Teilen mit komplizierteren Designs. Die Materialien werden bei a in die Form eingebracht Hochdruck das es ermöglicht zu fließen in komplexe Formen.

Einrichtungskosten

Die Einrichtung eines Spritzgussbetriebs ist in der Regel teurer als die Einrichtung für das Formpressen. Die Werkzeugkosten sind recht hoch, da sie den hohen Drücken des Spritzgussverfahrens standhalten und die Prozessparameter genau kontrollieren müssen.

Die Werkzeuge für das Formpressen sind nicht so teuer, und das macht es zu einer besseren Wahl, wenn die Das Produktionsvolumen ist geringer.

Zykluszeiten

Kompressionsformzyklen können zwischen einer und sechs Minuten dauern. Einige Spritzgusszyklen hingegen können nur zwei Sekunden. 

Es gibt Fälle, in denen die Produktionszeiten beim Spritzgießen dauern über eine Minute, aber es ist im Allgemeinen ein schnellerer Prozess und eine ausgezeichnete Wahl für die Massenproduktion. 

Dieser Unterschied in den Zykluszeiten ergibt sich aus der Tatsache, dass Spritzgussprozesse in der Regel vollautomatisch sind, während das Formpressen manuell erfolgen kann, wobei Teile Es muss Zeit zum Aushärten gegeben werden, bevor es ausgeworfen werden kann. Das Laden von Materialien und das Auswerfen von Teilen kann beim Formpressen auch manuell erfolgen.

Maß an Präzision

Das Spritzgussverfahren ist ein viel präziserer Prozess Im Vergleich zum Formpressen. Die für das Spritzgießen verwendeten Formen bestehen aus sehr widerstandsfähigen Materialien. Es ist weniger wahrscheinlich, dass sich Defekte entwickeln, die die Form und Abmessungen der Teile beeinträchtigen.

Die Präzision ist so hoch, dass Spritzgussteile diese möglicherweise nicht benötigen Nachbearbeitung. 

Materialoptionen

Obwohl Spritzguss mit vielen Materialien gut funktioniert, besteht ein Sonderfall beim Formpressen darin, dass es Massenformmasse oder Plattenformmasse. Diese Materialien enthalten gehackte Fasern und können zur Herstellung von Verbundteilen verwendet werden. 

Beim Spritzgießen können solche Materialien nicht verwendet werden und es ist nicht für die Herstellung von Teilen aus Verbundwerkstoffen geeignet.

Vor- und Nachteile des Formpressens

Das Formpressen hat mehr als ein Jahrhundert überlebt. Das liegt daran, dass es Vorteilen das beinhaltet:

• Geringere Werkzeugkosten: Die für das Formpressen benötigte Ausrüstung, wie beispielsweise Hydraulikpressen, ist nicht so komplex wie die für das Spritzgießen. Dadurch ist die Inbetriebnahme eines Formpressvorgangs kostengünstiger.

• Besser für die Produktion kleiner Stückzahlen: Die geringeren Kosten für Formpresswerkzeuge eignen sich besser für kleine Produktionsmengen. Dies liegt daran, dass weniger Produkte benötigt werden, um die Gewinnschwelle zu erreichen. 

• Ideal für große Gegenstände: Die wichtigsten limitierenden Faktoren in Bezug auf Größe und Gewicht der im Formpressverfahren hergestellten Teile sind die Tonnage und die Größe der Presse. Daher wird das Formpressen im Vergleich zum Spritzguss und anderen Verfahren häufig zur Herstellung größerer Teile eingesetzt.

• Einfügungen sind möglich: Beim Insert-Molding handelt es sich um das Umformen eines Materials über ein anderes. Dies ist beim Formpressen möglich, wenn die richtigen Methoden und Werkzeuge verwendet werden.

• Starke Teile: Durch Formpressen entstehen dichte Teile, die dank der dabei eingesetzten großen Druckkräfte recht robust sind.

• Materialverträglichkeit: Das Kompressionsformen ist mit vielen verschiedenen Materialarten kompatibel, einschließlich faserverstärkten Verbundwerkstoffen.

Diese Herstellungsmethode ist für manche Produkte nicht immer geeignet. Nachteile Zu den Formpressverfahren gehören:

• Teilekomplexität: Der durch Formpressen erreichbare Komplexitätsgrad ist nicht gering, kann jedoch mit dem Spritzguss und einigen anderen Verfahren nicht mithalten.

• Produktionszeiten: Die Produktionszeiten beim Formpressen sind länger als beim Spritzguss.

• Nachbearbeitung: Ohne die richtigen Maßnahmen kann Gratbildung beim Formpressen ein erhebliches Problem darstellen. Das überschüssige Material muss entfernt werden, was kostspielig sein kann.

Die Anwendungen des Formpressens

Durch Formpressen kann eine breite Palette von Teilen aus thermoplastischen und duroplastischen Polymeren hergestellt werden. Einige Beispiele hierfür sind:

• Elektronische Teile: Steckdosen, Frontplatten, Schalter und andere elektrische Komponenten können durch Formpressen hergestellt werden.

• Elektronische Geräte: Mit dieser Technik können Teile von Tastaturen, Gamecontrollern usw. hergestellt werden.

• Autoteile: Mittels Formpressen können große Bleche und andere Fahrzeugteile hergestellt werden. 

• Teile für medizinische Geräte: Atemschutzmasken und andere medizinische Geräte werden im Formpressverfahren hergestellt.

Fazit

Das Formpressen ist zwar nicht so anspruchsvoll wie das Spritzgießen, aber es ist immer noch das beste Methode zur Herstellung bestimmter Produkttypen.

Dieser Herstellungsprozess ist einfach, und die Materialien werden sogar manuell in die Form geladen. Trotz seiner Einfachheit entstehen Produkte, die sehr hohe Festigkeit und gute Oberflächengüte, und es kann sogar einige komplexe Geometrien verwalten. 

Das Formpressen funktioniert heute mit vielen duroplastischen und thermoplastischen Materialien und die Produkte des Formpressens werden in zahlreichen Branchen eingesetzt. 

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