Vakuumguss für Prototypen und Kleinserien
Der Vakuumguss liefert Bauteile in Spritzgussqualität, jedoch ohne die teuren Stahlwerkzeuge.
Im Vakuumguss können Duroplaste und 2K-Harze in Silikonformen gegossen und verwendet werden.
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Vakuumguss für Prototypen und Kleinserien
Effizienz und Flexibilität für Prototypen und Kleinserien
Der Vakuumguss ist ein bewährtes und kosteneffizientes Fertigungsverfahren, das sich ideal für die Herstellung von Prototypen und Kleinserien eignet. Mit dieser Methode produzieren Sie schnell Kunststoffteile, die durch ihre Präzision, Oberflächenqualität und Materialvielfalt nahezu jedem Anwendungszweck gerecht werden. Mit dem Vakuumguss lassen sich Bauteile herstellen, die sowohl funktionale als auch ästhetische Anforderungen erfüllen – und das zu vergleichsweise geringen Kosten.
In diesem ausführlichen Überblick erfahren Sie alles über die Technologie des Vakuumgusses, seine Vorteile, die verfügbaren Materialien und warum es eine ideale Alternative zum Spritzguss ist.
Was ist Vakuumguss?
Beim Vakuumguss gießt man flüssiges Polyurethan (PU) oder andere Kunstharze oder Silikone in flexible Silikonformen unter Vakuumbedingungen, um Kunststoffteile herzustellen. Dieses Verfahren nutzt ein präzises Urmodell, das meist per 3D-Druck oder CNC-Fräsen entsteht. Das Modell dient als exakte Vorlage für die Form, die dann mehrfach zur Fertigung von Kleinserien verwendet wird.
Durch das Vakuum verteilt sich das flüssige Material gleichmäßig in der Form, ohne dass Luftblasen entstehen, und selbst komplexe Geometrien lassen sich präzise gießen. Nach dem Aushärten entnimmt man das fertige Bauteil und kann diesen Vorgang (je nach Material) bis zu 25 Mal wiederholen, bevor die Form erneuert werden muss.
Wie funktioniert der Vakuumguss?
Der Vakuumgussprozess lässt sich in mehrere Schritte gliedern und ist fast mit dem Polyamidguss identisch:
- Urmodell-Erstellung: Am Anfang steht das sogenannte Urmodell, das mit äußerster Präzision gefertigt wird. Dieses Modell kann aus verschiedenen Materialien bestehen, wobei häufig auf Technologien wie 3D-Druck oder CNC-Bearbeitung zurückgegriffen wird. Das Modell wird oft so gestaltet, dass es alle gewünschten Design- und Funktionsmerkmale aufweist, die später in der Silikonform detailgetreu abgebildet werden.
- Formherstellung: Das Urmodell wird in einen Rahmen eingebettet und anschließend mit flüssigem Silikon umgossen. Nach dem Aushärten des Silikons entsteht eine flexible und hochpräzise Form, die selbst feinste Details des Urmodells wiedergibt. Die Silikonform ist das Herzstück des Vakuumgussverfahrens und erlaubt die Produktion mehrerer Bauteile mit gleichbleibender Qualität.
- Gießen im Vakuum: Der eigentliche Gussvorgang findet in einer Vakuumkammer statt. Das flüssige Polyurethan oder ein anderes Kunstharz wird in die Silikonform gefüllt, während das Vakuum sicherstellt, dass sich das Material gleichmäßig in der Form verteilt und keine Luftblasen eingeschlossen werden. Dies gewährleistet eine optimale Qualität des Bauteils.
- Aushärtung: Nachdem das Gussmaterial vollständig ausgehärtet ist, wird das Bauteil vorsichtig aus der Form entnommen. Dieser Prozess kann mehrfach wiederholt werden, bevor die Silikonform abgenutzt ist. In der Regel können pro Form zwischen 15 und 25 Teile produziert werden, was den Vakuumguss besonders wirtschaftlich für Kleinserien macht.
- Nachbearbeitung: Je nach Anforderungen können die fertigen Teile nachbearbeitet werden. Dies umfasst unter anderem das Entfernen von Gussnähten, das Polieren oder Lackieren der Oberfläche. So lassen sich die Bauteile weiter anpassen und veredeln.
Vor- und Nachteile des Vakuumgusses
Wie jedes Fertigungsverfahren hat auch der Vakuumguss seine spezifischen Vor- und Nachteile. Diese sollten bei der Entscheidung für oder gegen diese Technologie berücksichtigt werden.
Kosteneffizienz bei Kleinserien:
Der Vakuumguss ist besonders dann von Vorteil, wenn nur geringe Stückzahlen benötigt werden. Während die Kosten für Metallformen bei Verfahren wie dem Spritzguss sehr hoch sind, sind die Formen im Vakuumguss aus Silikon wesentlich günstiger herzustellen. Dies macht das Verfahren ideal für Kleinserien und Prototypenproduktionen.
Hohe Detailgenauigkeit:
Die Silikonformen im Vakuumgussverfahren sind flexibel und detailgetreu, sodass auch komplexe Geometrien und filigrane Strukturen präzise abgebildet werden können. Dies ermöglicht die Fertigung von Bauteilen mit hoher Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit.
Materialvielfalt:
Vakuumguss bietet eine große Auswahl an Materialien. Neben verschiedenen Polyurethanen (PU) können auch Elastomere, Silikone und andere Kunstharze verwendet werden, die je nach Anforderung unterschiedliche mechanische Eigenschaften bieten – von hoher Festigkeit bis zu flexiblen oder transparenten Materialien.
Schnelle Produktion:
Der gesamte Prozess vom Urmodell bis zum fertigen Bauteil kann innerhalb weniger Tage durchgeführt werden. Gerade bei kurzen Entwicklungszyklen oder engen Markteinführungszeiten ist der Vakuumguss eine attraktive Option. Es lassen sich in kürzester Zeit funktionsfähige Teile herstellen.
Wiederholbarkeit:
Eine einzelne Silikonform kann mehrfach verwendet werden, bevor sie verschleißt. In der Regel können zwischen 15 und 25 Teile aus einer Form produziert werden, was den Vakuumguss ideal für Kleinserienfertigung macht.
Begrenzte Stückzahlen:
Während der Vakuumguss für kleine bis mittlere Serien ideal ist, eignet er sich nicht für die Massenproduktion. Die Silikonformen nutzen sich schneller ab als metallische Spritzgussformen, was die Lebensdauer der Form und damit die maximale Stückzahl begrenzt.
Materialauswahl im Vergleich zum Spritzguss eingeschränkt:
Obwohl der Vakuumguss eine große Auswahl an Kunststoffen bietet, ist die Vielfalt der Materialien im Spritzguss deutlich größer. Für sehr spezifische Materialanforderungen oder Hochleistungsanwendungen könnte der Spritzguss daher die bessere Wahl sein.
Manuelle Arbeitsschritte:
Der Prozess des Vakuumgusses erfordert in einigen Phasen manuelle Eingriffe, insbesondere bei der Herstellung und Nachbearbeitung der Silikonformen. Dies kann den Produktionsprozess verlangsamen und zu geringeren Stückzahlen pro Zeiteinheit führen.
Warum der Vakuumguss eine gute Alternative zum Spritzguss ist
Der Spritzguss ist das klassische Verfahren zur Massenproduktion von Kunststoffteilen, allerdings ist der Aufwand für die Herstellung von Spritzgussformen hoch. Insbesondere bei kleinen Stückzahlen, in denen die hohen Investitionskosten für die Metallformen schwer zu rechtfertigen sind, bietet der Vakuumguss eine wirtschaftliche Alternative.
Geringe Investitionskosten für Formen
Beim Spritzguss sind die Formen in der Regel aus Stahl oder Aluminium und äußerst kostspielig in der Herstellung. Der Vakuumguss hingegen verwendet flexible Silikonformen, die wesentlich kostengünstiger und schneller herzustellen sind. Dies macht den Vakuumguss besonders attraktiv, wenn nur wenige Teile oder Prototypen benötigt werden.
Ideal für Kleinserien
Für kleinere Produktionsmengen ist der Spritzguss oft zu teuer, da die Werkzeugkosten einen großen Teil der Gesamtkosten ausmachen. Der Vakuumguss hingegen ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung kleiner Stückzahlen, ohne dass hohe Investitionen in Werkzeuge erforderlich sind.Flexibilität bei Änderungen
Änderungen am Design oder an den Geometrien eines Bauteils lassen sich im Vakuumguss deutlich einfacher und schneller umsetzen. Da die Silikonformen vergleichsweise günstig herzustellen sind, können Anpassungen zügig durchgeführt werden. Beim Spritzguss erfordern Änderungen an den Metallformen dagegen oft eine aufwändige und teure Neufertigung der Form.Schnelle Umsetzung
Die Herstellung von Spritzgussformen kann Wochen bis Monate dauern, während im Vakuumguss bereits nach wenigen Tagen erste Teile vorliegen. Gerade in Entwicklungsphasen, in denen Geschwindigkeit entscheidend ist, ist der Vakuumguss daher eine effiziente Lösung.Vielfalt an Materialeigenschaften
Auch wenn der Spritzguss mehr Materialoptionen bietet, überzeugt der Vakuumguss durch seine Vielseitigkeit bei Kunststoffen wie Polyurethanen und Elastomeren. Diese bieten eine breite Palette von Eigenschaften, von hoher Festigkeit über Flexibilität bis hin zu transparenter Optik.Welche Materialien lassen sich im Vakuumguss verarbeiten?
Polyurethane / Acrylate
Im Vakuumguss können verschiedene Kunstharze verarbeitet werden, die sich je nach Bedarf anpassen lassen. Besonders beliebt sind Polyurethane (PU), da sie in unterschiedlichen Varianten verfügbar sind und eine Bandbreite an Eigenschaften abdecken – von flexiblen, gummiartigen bis zu festen und steifen Materialien. Ebenso lassen sich Elastomere verwenden, die elastische Eigenschaften aufweisen und sich gut für flexible Bauteile eignen. Für transparente Bauteile gibt es spezielle PU-Varianten, die Glas, Acryl, PMMA oder PC nachahmen und sich ideal für Anwendungen wie Beleuchtungskomponenten eignen.
Außerdem stehen hitzebeständige Kunststoffe zur Verfügung, die für Bauteile mit hohen Temperaturanforderungen, etwa in der Automobilindustrie, geeignet sind. So bietet der Vakuumguss durch seine Materialvielfalt hohe Flexibilität für verschiedene Anwendungen und Anforderungen.
Silikone
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Silikon im Vakuumguss zu gießen. Silikone werden im Vakuumgussverfahren für Anwendungen gegossen, bei denen flexible, langlebige und widerstandsfähige Bauteile erforderlich sind. Sie kommen häufig bei der Herstellung von Dichtungen, Dämpfungselementen und flexiblen Verbindungsstücken zum Einsatz, insbesondere in Branchen wie der Automobilindustrie, der Medizintechnik und der Elektronik. Silikon eignet sich hervorragend für Produkte, die hohen Temperaturen, chemischen Einflüssen oder mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, da es eine hohe Hitzebeständigkeit und Elastizität aufweist. Zudem wird Silikon oft für Prototypen und Kleinserien verwendet, die hautverträgliche oder lebensmittelechte Eigenschaften benötigen, wie etwa bei medizinischen Geräten oder Haushaltsprodukten.
Fazit: Warum der Vakuumguss die ideale Lösung ist
Der Vakuumguss stellt eine kosteneffiziente, schnelle und flexible Alternative zum Spritzguss dar, insbesondere bei kleinen bis mittleren Stückzahlen. Unternehmen profitieren von der schnellen Verfügbarkeit der Teile, der hohen Präzision und den geringen Werkzeugkosten. Ob für Prototypen oder Kleinserien – der Vakuumguss bietet die perfekte Kombination aus Wirtschaftlichkeit und Qualität. Entdecken Sie die Vorteile des Vakuumgusses für Ihre Projekte und setzen Sie auf ein bewährtes Verfahren, das Ihnen Flexibilität, Präzision und Kosteneffizienz bietet.Nehmen Sie jetzt Kontakt zu uns auf!
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FAQ: Vakuumguss mit Polyurethan
1. Was ist Vakuumguss und wofür wird es verwendet?
Vakuumguss ist ein Verfahren zur Herstellung von Prototypen und Kleinserien aus Polyurethan. Es wird genutzt, um präzise, funktionale Teile mit seriennahen Eigenschaften zu produzieren.
2. Wie funktioniert der Vakuumgussprozess?
- Ein Mastermodell wird erstellt.
- Eine Silikonform wird gefertigt.
- Polyurethan wird in die Form gegossen und unter Vakuum entlüftet.
- Das Teil härtet aus und wird entnommen.
3. Welche Vorteile bietet Polyurethan im Vakuumguss?
Polyurethan ist vielseitig, bietet hohe Detailgenauigkeit, verschiedene Materialeigenschaften (z. B. flexibel, steif; hart, transparent, eingefärbt) und ermöglicht schnelle Ergebnisse.
4. Wie viele Teile können mit einer Silikonform produziert werden?
Je nach Material und Komplexität der Form können 20–25 Teile hergestellt werden.
5. Wie lange dauert der Prozess?
Von der Mastermodellerstellung bis zu den ersten fertigen Teilen dauert es etwa 1-2 Wochen. Einzelne Teile können innerhalb weniger Stunden gegossen werden.
6. Welche Materialoptionen gibt es?
Es gibt harte, weiche, transparente, temperaturbeständige und flammhemmende Polyurethane.
7. Welche Oberflächenqualität und Geometrien sind möglich?
Detailreiche, glatte Oberflächen oder auch strukturiert (Erodierstruktur nach VDI 3400) und komplexe Geometrien, auch mit Hinterschneidungen, können problemlos umgesetzt werden.
8. Wie hoch sind die Kosten?
Die Kosten sind geringer als beim Spritzguss für kleine Stückzahlen. Sie hängen von Größe, Material und Stückzahl ab.
9. Welche Branchen nutzen Vakuumguss?
Automobil, Medizintechnik, Konsumgüter, Luft- und Raumfahrt und viele weitere.
10. Welche Nachbearbeitungen und Individualisierungen sind möglich?
Lackieren, Polieren, Bohren, Verkleben und die Herstellung farbiger Teile durch Farbpasten oder Lackierung sind machbar.