Beim Schmelzkern-Spritzgießen handelt es sich um eine Sonderform des Kunststoff-Spritzgießens. Die Schmelzkerntechnik wird zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen mit Hohlräumen oder Hinterschneidungen eingesetzt. Diese könnten mit Spritzgieß-Werkzeugen mit entformbaren Kernen nicht produziert werden.

Anwendung des Schmelzkern-Spritzgießens

Werden Formteile mit nicht entformbaren Hinterschneidungen oder Hohlräumen im Spritzgussverfahren hergestellt, deren Entformung mit Kernen erfolgen muss, dann entstehen dadurch regelmäßig Schwierigkeiten bei der Gestaltung und der Fertigung.

Ansaugrohre oder Kühlmittelleitungen sind Beispiele für Teile mit Hohlräumen aus dem Fahrzeugbau. Wegen ihrer teils komplexen Geometrien ist das lineare Entformen oder das Ziehen von Kernen in einer Kreisbahn bei vielen dieser Teile nicht möglich. Weiterhin müssen die Innengeometrien solcher Teile oft eine besonders geringe Rauheit sowie höchste Maßhaltigkeit aufweisen. Bis heute ist nur die Kernausschmelztechnik (auch Schmelzkerntechnik) als geeignetes Verfahren bekannt, um solche Teile ohne Nähte zu produzieren oder Änderungen an der Konstruktion vorzunehmen. Man spricht hierbei auch vom automatischen Spritzgießen mit sogenannten "verlorenen Kernen" (daher auch Lost-Core-Technologie).

Aufbau einer Spritzgießmaschine

Verfahrensablauf beim Schmelzkern-Spritzgießen

Das Schmelzkern-Spritzgießen kann in drei wesentliche Schritte eingeteilt werden. Aus einer niedrig schmelzenden Metall-Legierung wie z.B. Zinn-Wismut wird zunächst ein Kern gegossen. Dieser entspricht in seiner Geometrie dem zu formenden Hohlraum im späteren Spritzguss-Teil. Im zweiten Schritt wird dieser Metall-Kern in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und anschließend mit Kunststoff umspritzt. Anschließend erfolgt die gemeinsame Entformung von Formteil und Metallkern.

 
Funktionsweise Schmelzkern-Spritzgießen

Im dritten Schritt wird das Werkstück in ein Heizbad eingebracht. Dort wird der niedrig schmelzende Kern aus Metall ausgeschmolzen. Hierbei wählt man die Temperatur des Heizbades so, dass die etwas über der Schmelztemperatur der Legierung liegt, aus welcher der Kern besteht. So wird das Spritzgussteil nicht beschädigt. Die Erwärmung des Kernmetalls erfolgt induktiv. Dadurch verringert sich die Ausschmelzzeit für den Kern auf nur wenige Minuten. Das flüssige ausgeschmolzene Kernmetall sammelt sich am Boden des Heizbades. Es kann für neue Kerne verwendet werden.

Vor - und Nachteile der Schmelzkerntechnik

Die Vorteile beim Schmelzkern-Spritzgießen

Die guten mechanischen Eigenschaften des entstehenden Kunststoffteils, das recht einfache Trennen von Kernmaterial und Formteil sowie die einfache Wiederverwendbarkeit des Kernmaterials sind wesentliche Vorteile beim Schmelzkern-Spritzgießen. Des Weiteren finden sich in der Fachliteratur viele weitere Vorteile der Schmelzkerntechnik. Diese sind unter anderem:

- Die homogene Teilefertigung aus einem Guss - geschwächte Zonen durch Fügebereiche werden vermieden - die Gestaltungsmöglichkeiten für die zu formenden Teile sind relativ frei - selbst komplexe Geometrien sind in einem einteiligen Bauteil realisierbar - Innen- und Außenkonturen des Formteils weisen höchste Maßgenauigkeiten auf - Hohe Qualität der Innen- und Außenoberflächen - neueste Kombi-Technik möglich (Klappe im Rohr)

Nachteile der Schmelzkerntechnik

Vor allem im Hinblick auf den Investitionsaufwand sowie die Komplexität gibt es beim Schmelzkern-Spritzgießen auch Nachteile. Die hierfür benötigten Anlagen sind extrem komplex sowie aufwendig zu realisieren und sehr teuer. Sie sind nicht als Standard-Lösungen am Markt verfügbar. Stattdessen müssen sie in der Regel gemeinsam mit mehreren Lieferanten geplant und realisiert werden. Das bedeutet, dass eine Produktionsanlage für die Schmelzkerntechnik erst bei sehr großen Stückzahl-Auflagen wirklich wirtschaftlich arbeiten kann.

Anwendungsmöglichkeiten der Schmelzkerntechnik

Das Schmelzkern-Spritzgießen ist nicht auf die Herstellung von Formteilen aus Thermoplasten beschränkt. Mit geeigneten Kernlegierungen können auch Formteile aus Duroplasten gefertigt werden. Das Verfahren wird unter anderem für die Herstellung von spritzgegossenen Saugrohren für PKW-Motoren eingesetzt. Dank möglicher Modifizierung der Produktionsanlagen lassen sich aber auch kleinere Formteile wie zum Beispiel Pumpengehäuse oder Armaturen herstellen. Die Herstellung der umspritzten Teile und der Kerne findet dann meist auf nur einer Spritzgießmaschine statt.