Kunststoffguss & Kleinserien mit vakuumentgastem Gießharz

SK-Konstruktion fertigt Prototypen, Reproduktionen und Kleinserien aus Gießharz in individuell hergestellten Silikonformen.

Dabei wird das zweikomponentige Gießharz nach dem Anmischen zunächst in einer Vakuumkammer entgast, um beim Mischen eingeschlossene Luft möglichst weitgehend aus dem Material zu entfernen.
Anschließend erfolgt das eigentliche Befüllen der Silikonform bei normalem Umgebungsdruck und nicht unter Vakuum.

Bei kleinen Bauteilen und feinen Formbereichen kann das Harz kontrolliert mit einer Spritze eingebracht werden.

Ein typischer Ablauf ist:

CAD-Modell / Mastermodell → Silikonform → Gießharz anmischen → Vakuumentgasung → Form befüllen → Aushärten → Entformen → Nachbearbeitung → weitere Abgüsse

Kunststoffguss für Prototypen und kleine Stückzahlen

Nicht jedes Kunststoffbauteil muss im 3D-Druck oder Spritzguss hergestellt werden.
Für Prototypen, Reproduktionen und kleinere Stückzahlen können Gießharze in Silikonformen eine interessante Alternative darstellen.

Typische Anwendungen sind beispielsweise:

• Prototypen
  
• Musterteile
• Ersatzteile
• technische Formteile
• Gehäuseteile
• Abdeckungen
• Adapter
• Bedienelemente
• Modelle
• Reproduktionen
• Kleinserien
• individuelle Sonderteile

Welches Verfahren sinnvoll ist, hängt von Geometrie, Stückzahl, Materialanforderung und Einsatzzweck ab.

Grundlage ist eine passende Silikonform

Für die Herstellung der Gießteile wird zunächst eine geeignete Silikonform benötigt.
Diese kann beispielsweise auf Basis eines:

• vorhandenen Originalteils
• speziell angefertigten Mastermodells
• 3D-gedruckten Mastermodells
• CAD-Modells

entstehen.

Je nach Geometrie kann eine ein- oder mehrteilige Form erforderlich sein.

Formaufteilung, Hinterschneidungen, Anguss und Entlüftung werden bereits bei der Herstellung der Silikonform berücksichtigt.

Mehr über unseren Silikonformenbau erfahren →

Vom CAD-Modell zum Gießteil

Wenn noch kein Mastermodell vorhanden ist, kann die komplette Prozesskette bei SK-Konstruktion beginnen.
Ein möglicher Ablauf ist:

Idee oder Zeichnung
↓
CAD-Modell erstellen
↓
Mastermodell im 3D-Druck fertigen
↓
Mastermodell nachbearbeiten
↓
Silikonform herstellen
↓
Gießteile fertigen

Dadurch können Konstruktion, Mastermodell, Formenbau und Guss aufeinander abgestimmt werden.

Gießharz sorgfältig anmischen

Für den Kunststoffguss kommen je nach Anwendung geeignete zweikomponentige Gießharze zum Einsatz.
Harz und Härter müssen im vorgegebenen Mischungsverhältnis sorgfältig miteinander vermischt werden.
Dabei können jedoch Luftblasen in das Material eingebracht werden.

Gerade bei:

• kleinen Bauteilen
• feinen Oberflächen
• dünnen Bereichen
• komplexen Konturen

können solche Luftblasen später zu sichtbaren Fehlstellen oder Lunkern führen.
Deshalb wird das angemischte Harz bei geeigneten Materialien vor dem Gießen entgast.

Vakuumentgasung des angerührten Harzes

Nach dem sorgfältigen Vermischen wird das angerührte Gießharz in einem geeigneten Behälter in die Vakuumkammer gestellt.

Unter Vakuum dehnen sich im Harz eingeschlossene Luftblasen aus und können aus dem Material austreten.
Das Material kann dabei zunächst deutlich aufschäumen beziehungsweise sein Volumen vergrößern.

Nach Abschluss der Entgasung wird:

1. das Vakuum wieder aufgehoben,
2. der Behälter aus der Kammer genommen,
3. und das entgaste Harz anschließend in die vorbereitete Silikonform eingebracht.

Die Silikonform selbst wird bei unserem Verfahren beim Gießen nicht unter Vakuum gesetzt.

Warum wird das Harz vor dem Gießen entgast?

Beim Anmischen zweikomponentiger Harze lässt sich ein gewisser Lufteintrag kaum vollständig vermeiden.
Durch die Vakuumentgasung können eingeschlossene Luftblasen vor dem eigentlichen Gießen reduziert werden.
Das kann insbesondere helfen bei:

• feinen Oberflächen
• kleinen Details
• dünnen Wandbereichen
• optisch anspruchsvolleren Bauteilen
• komplexen Formgeometrien

Die tatsächliche Qualität hängt zusätzlich von Harzsystem, Topfzeit, Viskosität, Formgeometrie und Gießtechnik ab.

Gießen erfolgt ohne Vakuum

Nach der Entgasung wird das Harz bei normalem Umgebungsdruck in die Silikonform eingebracht.
Dabei ist wichtig, möglichst wenig neue Luft einzutragen.
Je nach Form kann das Material:

• langsam eingegossen
• gezielt in einen Anguss eingebracht
• oder bei kleinen Bauteilen mit einer Spritze dosiert

werden.

Das Gießverfahren wird an Bauteilgröße und Formgeometrie angepasst.

Kleine Bauteile mit der Spritze befüllen

Bei kleinen Formen oder sehr kleinen Materialmengen kann eine Spritze Vorteile bieten.
Damit lässt sich das Gießharz:

• kontrolliert dosieren
• gezielt in den Anguss einbringen
• langsam in kleine Kavitäten drücken
• mit geringer Materialmenge verarbeiten

Gerade bei kleinen technischen Bauteilen kann dadurch wesentlich kontrollierter gearbeitet werden als beim freien Eingießen aus einem größeren Mischbecher.

Die Form wird dabei weiterhin bei normalem Umgebungsdruck befüllt.

Anguss und Entlüftung richtig auslegen

Damit das Harz eine Form vollständig füllen kann, muss gleichzeitig die vorhandene Luft aus der Kavität entweichen können.

Deshalb können je nach Geometrie erforderlich sein:

• Angusskanäle
• Entlüftungskanäle
• Überläufe
• zusätzliche Entlüftungspunkte

Besonders bei:

• Sacklöchern
• hohen Bereichen
• Hinterschneidungen
• dünnen Querschnitten
• komplexen Konturen

muss berücksichtigt werden, wo sich beim Befüllen Luft sammeln könnte.

Ein guter Formaufbau ist deshalb mindestens ebenso wichtig wie die Entgasung des Harzes.

Aushärten des Gießharzes

Nach dem Befüllen bleibt das Bauteil bis zur ausreichenden Aushärtung in der Silikonform.
Die erforderliche Zeit hängt vom eingesetzten Harzsystem ab.
Zu berücksichtigen sind unter anderem:

• Topfzeit
• Entformzeit
• vollständige Endaushärtung
• Umgebungstemperatur
• Bauteildicke
• verwendetes Material

Die jeweiligen Herstellerangaben des eingesetzten Harzes werden dabei berücksichtigt.

Entformen der Gießteile

Nach ausreichender Aushärtung wird das Bauteil vorsichtig aus der Silikonform entnommen.
Die Flexibilität der Form ermöglicht auch die Entformung komplexerer Geometrien und gewisser Hinterschneidungen.

Dabei muss jedoch vermieden werden, die Silikonform unnötig stark zu belasten.
Nach dem Entformen wird das Bauteil kontrolliert.

Nachbearbeitung

Je nach Formaufbau können nach dem Gießen noch Nacharbeiten erforderlich sein.
Dazu gehören beispielsweise:

• Anguss entfernen
• Entlüftungen entfernen
• Formtrennlinien nacharbeiten
• Kanten entgraten
• Oberfläche leicht bearbeiten
• Bohrungen nacharbeiten
• Bauteil kontrollieren

Welcher Aufwand erforderlich ist, hängt stark von Bauteil und Formgeometrie ab.

Welche Gießharze können eingesetzt werden?

Je nach Anwendung können unterschiedliche Harzsysteme infrage kommen.
Typisch sind beispielsweise:

• Polyurethan-Gießharze
• Epoxid-Gießharze
• weitere technische Gießharze nach Absprache

Die Auswahl richtet sich unter anderem nach:

• mechanischer Belastung
• Härte
• Flexibilität
• Temperaturbeständigkeit
• gewünschter Oberfläche
• Bauteilgeometrie
• Topfzeit
• Farbe
• Einsatzzweck

Nicht jedes Gießharz eignet sich gleichermaßen für jede Silikonform oder Anwendung.
Die Materialauswahl erfolgt deshalb projektbezogen.

Unterschiedliche Materialeigenschaften

Gießharze sind mit verschiedenen Eigenschaften verfügbar.
Abhängig vom Material können beispielsweise angestrebt werden:

• hohe Härte
• gewisse Schlagzähigkeit
• Flexibilität
• unterschiedliche Shore-Härten
• glatte Oberflächen
• unterschiedliche Farben
• technische Eigenschaften

Damit lässt sich ein Gießteil teilweise stärker auf den späteren Einsatzzweck abstimmen als ein reines Modellbauteil.

Farbe und Pigmentierung

Je nach verwendetem Harzsystem können Gießharze teilweise eingefärbt oder pigmentiert werden.
Dadurch können Bauteile beispielsweise:

• schwarz
• weiß
• eingefärbt
• oder in bestimmten Sonderfarben

hergestellt werden.

Die konkrete Farbmöglichkeit hängt vom verwendeten Material und den verfügbaren Pigmentsystemen ab.
Eine exakte Farbübereinstimmung nach RAL oder anderen Farbsystemen sollte nur zugesagt werden, wenn sie im jeweiligen Projekt tatsächlich reproduzierbar geprüft wurde.

Kleinserien aus Silikonformen

Ein Vorteil einer Silikonform besteht darin, dass aus demselben Formwerkzeug mehrere Bauteile hergestellt werden können.

Damit eignet sich das Verfahren insbesondere für:

• Muster
• Vorserien
• kleine Stückzahlen
• Ersatzteilserien
• Sonderbauteile
• Reproduktionen

Wie viele Teile mit einer Form hergestellt werden können, lässt sich nicht pauschal angeben.

Die Standzeit hängt unter anderem ab von:

• Silikonsystem
• Bauteilgeometrie
• Hinterschneidungen
• Gießharz
• Entformung
• Temperatur
• mechanischer Beanspruchung

Wann ist Kunststoffguss sinnvoller als 3D-Druck?

Für ein einzelnes Bauteil ist der direkte 3D-Druck häufig die einfachere Lösung.
Mit zunehmender Stückzahl oder bei besonderen Anforderungen kann eine Silikonform interessanter werden.

Eine vereinfachte Orientierung:

Welche Variante wirtschaftlich sinnvoller ist, muss anhand des konkreten Bauteils bewertet werden.

Mehr über unseren 3D-Druck Service erfahren →

Abgrenzung zum klassischen industriellen Vakuumguss

Der Begriff Vakuumguss wird im Prototypenbau häufig für Verfahren verwendet, bei denen Gießharz und Silikonform innerhalb einer speziellen Vakuumgießanlage verarbeitet beziehungsweise die Form unter Vakuum befüllt wird.

Bei SK-Konstruktion verwenden wir einen anderen Ablauf:
Wir entgasen das frisch angerührte Gießharz in einer Vakuumkammer und gießen es anschließend bei normalem Umgebungsdruck in die Silikonform.

Bei kleinen Bauteilen kann das Befüllen kontrolliert mit einer Spritze erfolgen.
Damit unterscheiden wir unser Verfahren bewusst von einer industriellen Vakuumgießanlage.

Warum wir den Begriff Vakuumguss trotzdem verwenden

Viele Kunden suchen nach Begriffen wie:

• Vakuumguss
• Vakuumguss Kleinserie
• Kunststoffguss
• Silikonform Kunststoff
• Gießharz Kleinserie

Deshalb finden Sie unsere Leistung auch unter dem Begriff Vakuumguss.
Technisch genauer handelt es sich bei unserem Verfahren jedoch um:
Kunststoffguss in Silikonformen mit vorheriger Vakuumentgasung des Gießharzes.
Diese Unterscheidung ist uns wichtig, damit klar ist, welches Verfahren tatsächlich eingesetzt wird.

Von einem vorhandenen Bauteil zur Kleinserie

Wenn keine CAD-Daten vorhanden sind, kann die komplette Prozesskette bereits beim vorhandenen Originalteil beginnen.

Beispielsweise:

Originalbauteil
↓
3D-Scan / Vermessung
↓
CAD-Nachkonstruktion
↓
Mastermodell
↓
Silikonform
↓
vakuumentgastes Gießharz
↓
Gießteile / Kleinserie

Dadurch können insbesondere ältere oder nicht mehr verfügbare Bauteile digitalisiert und bei technischer Eignung reproduziert werden.

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Konstruktion vor der Kleinserie optimieren

Bevor eine Silikonform hergestellt wird, sollte das Bauteil möglichst weitgehend festgelegt sein.
Änderungen am Mastermodell nach Herstellung der Form führen in der Regel dazu, dass eine neue Silikonform benötigt wird.

Deshalb kann es sinnvoll sein, zuvor einen oder mehrere 3D-gedruckte Prototypen herzustellen.

Ein möglicher Entwicklungsweg:

CAD → 3D-Druck-Prototyp → Test → Änderung → finales Mastermodell → Silikonform → Kleinserie

Dadurch können konstruktive Änderungen vorgenommen werden, bevor Aufwand in die Formherstellung investiert wird.

Typische Aufgabenstellungen unserer Kunden

„Wir benötigen mehrere gleiche Kunststoffteile.“
Abhängig von Stückzahl, Geometrie und Material kann eine Silikonform mit Gießharz eine geeignete Lösung sein.

„Der 3D-Druck hat nicht die gewünschte Oberfläche.“
Ein nachbearbeitetes Mastermodell und eine Silikonform können eine alternative Oberflächenqualität ermöglichen.

„Wir haben nur ein vorhandenes Musterteil.“
Das Bauteil kann je nach Geometrie vermessen oder gescannt und als Grundlage für ein Mastermodell verwendet werden.

„Wir benötigen nur eine kleine Serie und möchten kein Spritzgusswerkzeug herstellen.“
Silikonformen können für bestimmte kleine Stückzahlen eine wirtschaftliche Alternative darstellen.

„Das Bauteil ist sehr klein.“
Bei kleinen Formen kann das entgaste Harz kontrolliert mit einer Spritze eingebracht werden.

„Wir möchten zunächst testen, ob das Produkt funktioniert.“
Vor dem Formenbau kann zunächst ein 3D-gedruckter Prototyp hergestellt und geprüft werden.

Welche Informationen helfen bei einer Anfrage?

Für eine erste Einschätzung sind insbesondere hilfreich:

• CAD-Daten
• STEP- oder STL-Dateien
• Fotos
• vorhandene Musterteile
• Abmessungen
• gewünschte Stückzahl
• gewünschte Materialeigenschaften
• Farbe
• Einsatzzweck
• mechanische Anforderungen
• gewünschte Oberfläche

Wenn noch nicht bekannt ist, welches Material oder Verfahren geeignet ist, reicht zunächst eine Beschreibung der Anwendung.

Kunststoffguss und Kleinserien aus Schopfheim

SK-Konstruktion fertigt Prototypen und kleine Serien aus Gießharzen am Standort Schopfheim im Landkreis Lörrach.

Durch die Kombination von CAD-Konstruktion, 3D-Scan, 3D-Druck, Silikonformenbau und Gießverfahren können mehrere Schritte innerhalb eines Projekts miteinander verbunden werden.

Unser Schwerpunkt liegt dabei auf Einzelteilen, Prototypen und überschaubaren Kleinserien, nicht auf industrieller Großserienproduktion.

Sie benötigen einige gleiche Kunststoffbauteile?

Senden Sie uns Fotos, CAD-Daten oder eine Beschreibung des gewünschten Bauteils sowie die benötigte Stückzahl und den vorgesehenen Einsatzzweck.

Wir prüfen anschließend, ob direkter 3D-Druck oder die Fertigung über Silikonform und Gießharz für die Aufgabenstellung sinnvoller ist.

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