Entwicklung von holzbasierten Spritzgusswerkzeugen für die Kleinserienfertigung – Kleinholz
Das Spritzgießen zählt zu den zentralen Verfahren der Kunststoffverarbeitung. Die Entwicklung und Herstellung der hierfür erforderlichen Formwerkzeuge ist jedoch – abhängig von der Komplexität des Formteils sowie den Anforderungen an Bauteil und Prozess – mit hohen Kosten verbunden. Insbesondere bei geringen Stückzahlen verliert das Verfahren dadurch zunehmend an Wirtschaftlichkeit.
Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „Kleinholz – Entwicklung von holzbasierten Spritzgusswerkzeugen für die Kleinserienfertigung“ untersucht, inwieweit Holz als Werkstoff für Formwerkzeuge eine wirtschaftliche Alternative zu kostenintensivem und aufwendig zu bearbeitendem Werkzeugstahl darstellen kann. Zu diesem Zweck wurden mehrere Formwerkzeuge aus unterschiedlichen Holzwerkstoffen mit variierender Geometrie gefertigt und im Spritzgussverfahren mit verschiedenen Thermoplasten erprobt.
Die hergestellten Spritzlinge wurden anschließend hinsichtlich Maßhaltigkeit, mechanischer Festigkeit und Oberflächenhärte untersucht. Darüber hinaus erfolgte eine Bewertung der Formbeständigkeit sowie der Abriebfestigkeit der eingesetzten Holzformwerkzeuge. Auf dieser Basis konnten Rückschlüsse zur Übertragbarkeit und Anpassung etablierter Gestaltungs- und Prozessrichtlinien gezogen werden.
Die Ergebnisse zeigten, dass möglichst homogene und verdichtete Holzwerkstoffe – wie beispielsweise Kunstharzpressholz – nativem Vollholz in Bezug auf Formbeständigkeit und Standfestigkeit deutlich überlegen sind. Die gefertigten Spritzlinge wiesen gute Materialeigenschaften auf und entsprachen weitgehend den in der Literatur beschriebenen Kennwerten der jeweiligen Thermoplaste.
Im Rahmen des Projekts konnte somit nachgewiesen werden, dass Formwerkzeuge aus ausgewählten Holzwerkstoffen unter geeigneten Prozessbedingungen für den Spritzguss im Rahmen von Kleinserien durchaus geeignet sind. Die erzielbaren Kostenvorteile gegenüber Werkzeugstahl ergeben sich dabei insbesondere aus den geringeren Materialkosten sowie der einfacheren Bearbeitbarkeit der Holzwerkstoffe, die zudem mit einem reduzierten Werkzeugverschleiß einhergeht.
Foto: Leo Munier
