Das Einlegeverfahren wird häufig eingesetzt, um Metallanschlüsse, Stifte, Stromschienen, Buchsen, Sensoren, elektronische Bauteile und andere Einsätze direkt in Kunststoffteile zu integrieren. Bei einfachen Anwendungen kann ein Metalleinsatz in eine Form eingelegt und in einem einzigen Spritzgießvorgang umhüllt werden.

Viele hochpräzise Anwendungen im Bereich des Einlegeverfahrens erfordern jedoch einen besser kontrollierten zweistufigen Prozess:

1. Erstspritzguss, auch Vorspritzguss genannt
2. Zweitspritzguss, auch Umspritzen genannt

Der erste Spritzvorgang erzeugt einen stabilen, vorgeformten Einsatz oder ein Teilbauteil um ausgewählte Bereiche des Metalleinsatzes. Das vorgeformte Bauteil wird dann in eine andere Form überführt, wo das zweite Kunststoffmaterial eingespritzt wird, um die endgültige Geometrie zu vervollständigen.

Obwohl dieser zusätzliche Schritt die Komplexität der Werkzeuge und des Prozesses erhöht, bietet er oft eine deutlich bessere Dimensionsstabilität, Isolationsleistung, Dichtungszuverlässigkeit, Positionierung der Einsätze und Formkonsistenz.

Dieser Artikel erklärt, warum das Vorspritzen im ersten Schritt wichtig ist, wann es erforderlich ist und wie es die Qualität des endgültigen umspritzten Bauteils verbessert.

Was ist First-Shot-Vorspritzen?

Das Vorspritzgießen (First-Shot Pre-Molding) ist der erste Spritzgießprozess, der dazu dient, einen Metalleinsatz vor dem endgültigen Umspritzvorgang teilweise zu umschließen, zu stützen, zu positionieren, zu isolieren oder mechanisch zu fixieren.

Das im ersten Spritzgussverfahren hergestellte Bauteil kann Folgendes umfassen:

• Metallanschlüsse
• Anschlussstifte
• Leadframes
• Stromschienen
• Gestanzte Metallteile
• Sensorelemente
• Gewindeeinsätze
• Leitfähige Komponenten
• Elektronische Baugruppen

Beim ersten Spritzgussvorgang wird der Kunststoff nur um ausgewählte Bereiche des Einsatzes herum geformt. Der so entstehende vorgeformte Einsatz wird zu einem stabileren und präziser definierten Bauteil, das in die zweite Spritzgussform eingesetzt werden kann.

Im zweiten Spritzgießprozess werden dann das endgültige Gehäuse, die Dichtungsstruktur, der Steckerkörper, die Montagevorrichtungen oder die äußere Geometrie geformt.

Technisch ausgedrückt lässt sich die vollständige Sequenz wie folgt beschreiben:

Metalleinsatz → Vorspritzen (1. Spritzguss) → Vorspritzeinsatz → Umspritzen (2. Spritzguss) → Fertiges Bauteil

Dieses Verfahren ist üblich bei Automobilsteckverbindern, Leistungselektronik, industriellen Sensoren, medizinischen Geräten, Motorkomponenten, wasserdichten Steckverbindern und anderen Anwendungen, die eine hohe Maß- und Funktionssicherheit erfordern.

Ist Vorformen beim Einlegeverfahren immer erforderlich?

Nein. Nicht jedes Insert-Molding-Projekt erfordert einen separaten Vorformprozess für den ersten Schuss.

Ein direktes einstufiges Einlegeverfahren kann ausreichend sein, wenn:

• Der Metalleinsatz ist starr und strukturell stabil.
• Der Einsatz kann mithilfe der Form präzise positioniert werden.
• Der Einsatz lässt sich durch den Einspritzdruck nicht leicht verschieben.
• Die endgültige Geometrie ist relativ einfach.
• Ein Grat um den Metalleinsatz ist akzeptabel oder leicht zu kontrollieren.
• Das Produkt benötigt keine aufwendige Abdichtung oder elektrische Isolierung.
• Die Anzahl der Pins bzw. Anschlüsse ist begrenzt.
• Die Maßtoleranzen sind nicht extrem eng.

Die Vorformung im ersten Spritzgussverfahren gewinnt jedoch deutlich an Bedeutung, wenn das Produkt mehrere dünne Anschlüsse, lange, nicht unterstützte Stifte, empfindliche Anschlussrahmen, komplexe Dichtungswege, enge Toleranzen für die Stiftposition, dünne Kunststoffwände oder mehrere Funktionsmaterialien aufweist.

Die Entscheidung sollte daher während der DFM-Phase, der Werkzeugkonstruktion, der Moldflow-Analyse, der Analyse der Einsatztoleranzen und der Prozessrisikobewertung getroffen werden.

Warum ist der erste Schuss so wichtig?

1. Es stabilisiert und positioniert Metalleinsätze.

Eine der größten Herausforderungen beim Einlegeverfahren ist die Beibehaltung der exakten Position des Metalleinsatzes während des Einspritzvorgangs.

Geschmolzener Kunststoff dringt mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in den Formhohlraum ein. Dünne Anschlüsse, lange Stifte, Stanzteile oder empfindliche Leadframes können sich während des Füllvorgangs verbiegen, vibrieren, verschieben oder anheben.

Schon eine geringe Verschiebung kann Folgendes bewirken:

• Falscher Pinabstand
• Schlechte Terminalausrichtung
• Ungleichmäßige Kunststoffwandstärke
• Probleme mit dem elektrischen Kontakt
• Montagekonflikt
• Leckage
• Kurzaufnahmen
• Freiliegendes Metall
• Terminaldeformation

Das im ersten Spritzgussverfahren hergestellte Kunststoffteil dient als starre Stützstruktur. Es verbindet mehrere Stifte oder Anschlüsse miteinander und wandelt einen flexiblen Metalleinsatz in eine stabile, vorgeformte Baugruppe um.

Dies ist besonders wichtig für Steckverbinder mit vielen eng beieinander liegenden Pins. Anstatt jeden Pin beim zweiten Spritzguss einzeln zu steuern, positioniert die zweite Form den steiferen, vorgeformten Körper.

Dadurch wird der Zweitspritzprozess wiederholbarer und weniger empfindlich gegenüber Abweichungen beim Einsatz.

2. Es reduziert die Bewegung des Einsatzes beim Hochdruck-Umspritzen.

Der Einspritzdruck kann erhebliche Kräfte auf freiliegende Metalloberflächen ausüben.

Die tatsächliche Kraft hängt ab von:

• Schmelzdruck
• Projizierter Einschubbereich
• Torposition
• Strömungsrichtung
• Füllgeschwindigkeit
• Materialviskosität
• Geometrie einfügen
• Bedingungen für die Formunterstützung

Wenn der Metalleinsatz nicht abgestützt ist, kann der Polymerfluss ihn von seiner vorgesehenen Position wegdrücken.

Eine erste Formgebungsstufe bietet zusätzliche Stabilität und erzeugt größere, stabilere Auflageflächen. Die zweite Formgebungsstufe kann das vorgeformte Kunststoffteil fixieren und positionieren, anstatt sich nur auf schmale Metallstifte zu verlassen.

Dadurch wird das Risiko folgender Punkte verringert:

• Fügen Sie schwebend ein.
• Einfügen von Schaltvorgängen
• Anschlussbiegung
• Stiftverformung
• Drehung einfügen
• Ungleichmäßige Verkapselung
• Dimensionsinstabilität

Bei Produktionsformen mit hoher Kavitätenzahl ist diese Stabilität unerlässlich, da jede Kavität den Einsatz über Millionen von Formzyklen hinweg konstant positionieren muss.

3. Es verbessert den Pinabstand und die Ausrichtung der Anschlüsse.

Bei elektrischen Steckverbindern muss die Position jedes Anschlusses innerhalb einer definierten Toleranz liegen.

Bei Steckverbindern mit 10, 20, 30 oder mehr Pins wird die unabhängige Steuerung jedes einzelnen Anschlusses schwierig. Stanztoleranzen, Verformungen des Trägers, Handhabung, Schneiden, Transfer und Formpressung können die endgültige Pin-Position beeinflussen.

Der erste Schuss kann entscheidende Verbindungen zwischen den Anschlüssen herstellen, bevor das endgültige Gehäuse geformt wird.

Es kann Folgendes kontrollieren:

• Pin-zu-Pin-Raster
• Endhöhe
• Koplanarität
• Senkrechtheit
• Endbelichtungsdauer
• Elektrische Isolationsdistanz
• Position relativ zu Bezugspunkten

Der vorgeformte Einsatz kann auch als Kunststoffreferenzfläche für die automatische Handhabung, die Kamerainspektion und die Beladung der zweiten Form dienen.

Dadurch eignet sich der gesamte Produktionsprozess besser für die Automatisierung.

4. Es erzeugt eine zuverlässige elektrische Isolierung.

Viele im Spritzgussverfahren hergestellte Produkte enthalten leitfähige Metallanschlüsse, die elektrisch voneinander isoliert bleiben müssen.

Das im ersten Arbeitsgang verwendete Kunststoffmaterial kann so gestaltet werden, dass kontrollierte Isolationsbarrieren zwischen benachbarten Anschlüssen entstehen.

Diese Barrieren tragen zur Aufrechterhaltung folgender Punkte bei:

• Kriechdistanz
• Freiraum
• Durchschlagsfestigkeit
• Isolationswiderstand
• Terminaltrennung
• Schutz gegen elektrische Kriechströme

Ohne Vorformung kann die Schmelze des zweiten Spritzgangs möglicherweise nicht zuverlässig in die sehr kleinen Zwischenräume zwischen eng beieinander liegenden Anschlüssen fließen. Es können Lufteinschlüsse, Schweißnähte, unvollständige Spritzgänge oder dünne Isolierwände auftreten.

Mit einer speziell dafür vorgesehenen Erstform können diese kritischen Dämmbereiche unter kontrollierteren Bedingungen ausgefüllt werden.

Dies ist besonders wichtig für:

• Stromanschlüsse
• Hochspannungskomponenten für die Automobilindustrie
• Stromschienenbaugruppen
• Gehäuse für Leistungsmodule
• Batteriesysteme
• Industrielle Steuerungskomponenten
• Motorklemmen
• Wechselrichterkomponenten

Der erste Schuss kann daher eine elektrische, nicht nur eine mechanische Funktion erfüllen.

5. Es hilft, das Blitzen um die Anschlüsse herum zu kontrollieren.

Gratbildung ist eine der häufigsten Qualitätsprobleme beim Umspritzen.

Wenn Metallanschlüsse die Trennfläche der Form durchdringen, muss die Form direkt am Metall abdichten. Jegliche Abweichungen in der Dicke, Ebenheit, Beschichtung, Grathöhe oder Position der Anschlüsse können einen kleinen Spalt verursachen.

Unter dem Druck der Einspritzung kann geschmolzener Kunststoff in diesen Spalt eindringen und Grat bilden.

Ein Blitzen der Terminals kann schwerwiegende Probleme verursachen, darunter:

• Schlechter elektrischer Kontakt
• Montagekonflikt
• Steckfehler
• Kosmetische Mängel
• Leckagepfade
• Anforderungen an die manuelle Beschneidung
• Kontamination funktionaler Oberflächen

Beim Vorformen im ersten Schritt können kritische Dichtungsbereiche unter kontrollierten Formbedingungen geformt werden. Das vorgeformte Kunststoffteil bietet dann eine stabilere und gleichmäßigere Abdichtungsfläche für die zweite Form.

Im Vergleich zur direkten Abdichtung gegen mehrere dünne Metallanschlüsse ist die Abdichtung gegen einen maßgenauen Kunststoff-Vorformling oft zuverlässiger.

Dadurch kann das Risiko eines Nachblitzes deutlich reduziert werden.

6. Es schützt empfindliche Einsätze während des zweiten Schusses.

Manche Einsätze sind zu empfindlich, um der direkten Belastung durch Druck und Temperatur beim zweiten Spritzguss standzuhalten.

Beispiele hierfür sind:

• Dünne gestanzte Anschlüsse
• Feine Bleirahmen
• Kleine Sensorelemente
• Flexible leitfähige Komponenten
• Kleine elektronische Baugruppen
• Beschichtete Anschlüsse
• Verzinnte Metallteile
• Draht- oder Kabelanschlüsse

Mit der ersten Dosis können empfindliche Bereiche eingekapselt und geschützt werden, bevor die größere Menge des Materials in der zweiten Dosis injiziert wird.

Es kann auch verhindern, dass der Polymerfluss direkt auf eine kritische Oberfläche trifft.

Durch die gezielte Steuerung der Position des Angusskanals können Ingenieure den anfänglichen Schmelzfluss auf stärkere Bereiche des Formteils lenken. Das geschützte, vorgeformte Bauteil kann dann den zweiten Umspritzprozess sicher überstehen.

7. Es erzeugt mechanische Verriegelungsmechanismen.

Ein erfolgreiches Umspritzverfahren muss einer Trennung zwischen dem Bauteil im ersten Schuss und dem Material im zweiten Schuss widerstehen.

Die Vorform für den ersten Schuss kann speziell entwickelte mechanische Verriegelungselemente aufweisen, wie zum Beispiel:

• Undercuts
• Durchgangslöcher
• Rillen
• Rippchen
• Rändelartige Oberflächen
• Verankerungstaschen
• Schwalbenschwanzverbindungen
• Durchflussfenster

Beim zweiten Spritzgussvorgang fließt geschmolzener Kunststoff in oder um diese Strukturen herum und bildet eine mechanische Verriegelung.

Dies ist besonders wichtig, wenn:

• Die beiden Kunststoffmaterialien weisen nur eine begrenzte chemische Verträglichkeit auf.
• Die Oberfläche des ersten Schusses ist vollständig abgekühlt.
• Das Bauteil ist Vibrationen oder Temperaturzyklen ausgesetzt.
• Das Produkt erfordert eine hohe Auszugsfestigkeit.
• Die Schnittstelle ist Feuchtigkeit oder Chemikalien ausgesetzt.
• Der umspritzte Bereich wird einer Biegung oder einem Torsionsmoment ausgesetzt.

Eine starke mechanische Verzahnung verringert die Abhängigkeit von rein chemischer Haftung.

8. Es verbessert die Abdichtung und die Leckagebeständigkeit.

Bei wasserdichten Steckverbindern, Sensorgehäusen, Fluidsteuerungskomponenten und Anwendungen im Automobilbereich muss die Schnittstelle zwischen Metall und Kunststoff das Durchdringen von Wasser, Öl, Luft, Gas oder anderen Flüssigkeiten verhindern.

Metalleinsätze weisen häufig mikroskopische Oberflächenunregelmäßigkeiten auf. Abweichungen in der Beschichtung, Stanzspuren, Grate und Maßabweichungen können Leckagepfade verursachen.

Durch einen kontrollierten ersten Prozessschritt kann die kritischste Metall-Kunststoff-Dichtungsschnittstelle eingekapselt werden, bevor das endgültige Gehäuse geformt wird.

Der zweite Schuss umschließt dann die vorgeformte Struktur und erzeugt eine zusätzliche Versiegelungsschicht.

Diese zweistufige Struktur kann Folgendes bieten:

• Ein längerer Leckagepfad
• Mehrere Dichtungsschnittstellen
• Verbesserte Metallkapselung
• Bessere Kontrolle der Kunststoffwandstärke
• Verringertes Risiko von Hohlräumen
• Besserer Schutz vor Feuchtigkeitsdurchdringung

Allerdings hängt die Dichtigkeit weiterhin von der Produktgeometrie, dem Zustand der Metalloberfläche, der Harzauswahl, der Formentlüftung, der Angussgestaltung, den Prozessbedingungen und den Unterschieden in der Wärmeausdehnung ab.

Vorformen verbessert das Dichtungspotenzial, muss aber mit einer geeigneten Konstruktion und Validierung kombiniert werden.

9. Es ermöglicht verschiedenen Materialien, unterschiedliche Funktionen zu erfüllen.

Die Materialien für den ersten und zweiten Schuss müssen nicht immer identisch sein.

Ein zweistufiges Einlegeverfahren ermöglicht es Ingenieuren, die Materialien je nach den unterschiedlichen funktionalen Anforderungen auszuwählen.

Beispielsweise könnte das Material für die erste Aufnahme wie folgt ausgewählt werden:

• Hoher Durchfluss
• Präzises Abfüllen um kleine Anschlüsse herum
• Starke Metallhaftung
• Hohe Durchschlagsfestigkeit
• Hochtemperaturbeständigkeit
• Dimensionsstabilität
• Geringe Schrumpfung

Das Material für die zweite Aufnahme kann ausgewählt werden für:

• Schlagfestigkeit
• Chemische Beständigkeit
• Äußeres Erscheinungsbild
• Dichtungsleistung
• Strukturelle Festigkeit
• Flammbeständigkeit
• Kosteneffizienz
• Umweltbeständigkeit

Mögliche Konstruktionswerkstoffe sind:

• PBT
• PA66
• PA6
• PPA
• PPS
• LCP
• PEI
• PEEK
• TPE
• TPU
• Silicone or LSR in suitable applications

Die Materialverträglichkeit muss sorgfältig geprüft werden. Das Entwicklungsteam sollte Verarbeitungstemperatur, Schrumpfung, Bindungsverhalten, Feuchtigkeitsaufnahme, Wärmeausdehnung, chemische Beständigkeit und Langzeitalterung berücksichtigen.

10. Es trennt kritische Formgebungsfunktionen

Eine Einwegform könnte erforderlich sein, um zu viele schwierige Aufgaben gleichzeitig zu bewältigen:

• Positionieren Sie mehrere Anschlüsse
• Abdichtung um Metalloberflächen
• Füllen Sie dünne Dämmwände
• Das Außengehäuse bilden
• Terminalbewegung verhindern
• Schweißnähte vermeiden
• Kontrolle der Verformung
• Kosmetische Qualität erhalten
• Leckagebeständigkeit erreichen

Durch die Aufteilung des Produkts in einen ersten und einen zweiten Spritzgussschritt kann sich jede Form auf eine spezifischere Funktion konzentrieren.

Die erste Form kann sich auf Folgendes konzentrieren:

• Positionierung des Einsatzes
• Klemmenisolierung
• Kritische Metallabdichtung
• Stiftausrichtung
• Kleine Präzisionsmerkmale

Die zweite Form kann sich auf Folgendes konzentrieren:

• Endgültige Gehäusegeometrie
• Strukturelle Merkmale
• Montageschnittstellen
• Äußere Abdichtung
• Kosmetische Oberflächen
• Montagemerkmale

Durch diese Trennung kann die Prozessoptimierung vereinfacht und die Anzahl widersprüchlicher Formgebungsanforderungen innerhalb einer einzelnen Form reduziert werden.

Wie die Vorspritzung im ersten Arbeitsgang die Umspritzung im zweiten Arbeitsgang verbessert

Ein gut konstruierter, vorgeformter Einsatz liefert der Zweitspritzform ein stabiles und wiederholbares Eingangselement.

Der Zweitschussprozess profitiert von:

Der erste Schuss sollte daher als funktionales Präzisionsbauteil betrachtet werden und nicht einfach als unfertiges Kunststoffteil.

Wichtige Konstruktionsüberlegungen für das Vorspritzen des ersten Spritzgussteils

Strategie zur Positionierung von Einsätzen und zur Festlegung des Formbezugspunkts

Die Vorform muss klare und wiederholbare Bezugspunkte festlegen.

Das Design sollte Folgendes beinhalten:

• Primäre Positionierungsflächen
• Sekundäre Positionierflächen
• Terminalstützpunkte
• Verdrehsicherung
• Laderichtung einfügen
• Formschließrichtung
• Transferreferenzen für den zweiten Schuss

Metalleinsätze sollten nicht zu stark eingespannt werden, insbesondere bei relativ großen Stanz- oder Bearbeitungstoleranzen. Eine zu starke Einspannung kann zu Belastungsschwierigkeiten, Verformungen oder Beschädigungen der Form führen.

Kunststoff-Absperrvorrichtung

Die Absperrbereiche um den Metalleinsatz müssen sorgfältig ausgelegt werden.

Wichtige Faktoren sind unter anderem:

• Toleranz der Anschlussdicke
• Metallgratrichtung
• Plattierungsdicke
• Ebenheit einfügen
• Kontaktdruck des Formstahls
• Abschaltwinkel
• Verschleißfestigkeit
• Wiederholbarkeit der Belastung

Kritische Absperrflächen erfordern möglicherweise gehärteten Formstahl, austauschbare Einsätze und eine hochpräzise Bearbeitung.

Torposition und Durchflussrichtung

Das Angussrohr für den ersten Schuss sollte so positioniert werden, dass die Bewegung des Einsatzes minimiert wird.

Die Schmelze sollte, wenn möglich, folgendermaßen fließen:

• Drücken Sie den Einsatz gegen eine Auflagefläche.
• Direkte Stöße auf dünne Anschlüsse vermeiden.
• Kritische Dämmbereiche vor dem Einfrieren ausfüllen.
• Reduzierung der Schweißnähte in den Dichtungsbereichen.
• Vermeiden Sie Lufteinschlüsse zwischen benachbarten Anschlüssen.
• Für eine gleichmäßige Füllung in Mehrkavitätenformen sorgen.

Die Moldflow-Analyse kann helfen, die Druckverteilung, den Strömungsgleichgewicht, Lufteinschlüsse, Schweißnähte und mögliche Verschiebungen der Einsätze zu beurteilen.

Allerdings sind weiterhin physikalische Formversuche erforderlich, da das tatsächliche Verhalten auch von der Steifigkeit des Einsatzes, der Formunterstützung, dem Oberflächenzustand und den Prozesseinstellungen abhängt.

Schnittstellendesign für den ersten und zweiten Versuch

Die Schnittstelle zwischen den Materialien des ersten und zweiten Schusses muss sowohl die Formgebung als auch die langfristige Produktleistung gewährleisten.

Bei der Gestaltung sollte Folgendes berücksichtigt werden:

• Mechanische Verriegelung
• Materialverträglichkeit
• Oberflächenverunreinigung
• Vorformlagerzeit
• Feuchtigkeitsaufnahme
• Vorheizanforderungen
• Grenzflächentemperatur
• Schrumpfungsunterschiede
• Wärmeausdehnung
• Langfristiges Delaminierungsrisiko

Kann eine starke chemische Bindung nicht gewährleistet werden, sollten mechanische Verriegelungsmechanismen vorgesehen werden.

Dimensionskompensation

Das Bauteil aus dem ersten Spritzgussverfahren schrumpft nach dem Formen. Es kann dann im zweiten Spritzgussverfahren erneut erhitzt werden und dadurch zusätzliche Spannungen oder Maßänderungen erfahren.

Ingenieure müssen daher Folgendes berücksichtigen:

• Erstschussschrumpfung
• Wiedererwärmung des zweiten Schusses
• Differenzielle Schrumpfung
• Thermische Ausdehnung einfügen
• Restspannung
• Verformung nach der Endkühlung
• Variation von Kavität zu Kavität

Die endgültigen Formabmessungen lassen sich nicht immer einfach durch Anwendung eines Standard-Harzschrumpfungsprozentsatzes bestimmen. Prototypenversuche und eine Maßkorrelation sind häufig erforderlich.

Häufige Probleme bei schlecht konzipiertem ersten Schuss

Ein instabiles oder ungenaues Bauteil aus dem ersten Fertigungsschritt kann seine Fehler direkt in den Folgefertigungsprozess übertragen.

Typische Probleme sind:

Vorformgrat

Grat am ersten Bauteil kann die korrekte Positionierung im Formhohlraum des zweiten Bauteils verhindern. Dies kann zu Formstörungen, falschen Abmessungen, zusätzlichem Grat oder Formschäden führen.

Vorformverzug

Ist der vorgeformte Einsatz verzogen, kann die zweite Form ihn beim Schließen in Position drücken. Dies führt zu Spannungen und kann nach dem Formprozess zu Verformungen, Rissen oder Maßabweichungen führen.

Falsche Anschlussposition

Der zweite Schuss kann ein Terminal, das beim ersten Schuss bereits falsch positioniert wurde, nicht zuverlässig korrigieren.

Kontaminierte Klebefläche

Öl, Staub, Trennmittel, Oxidation, Feuchtigkeit und Verunreinigungen durch unsachgemäße Handhabung können die Haftung zwischen den Materialien des ersten und zweiten Anlaufs verringern.

Unzureichende mechanische Verriegelung

Ohne geeignete Verriegelungsmechanismen kann sich das Material des zweiten Spritzgussteils bei Temperaturwechseln, Vibrationen oder mechanischer Belastung vom vorgeformten Bauteil lösen.

Ungeeignete Materialauswahl für den ersten Schuss

Das Material des ersten Schweißvorgangs muss den Temperatur- und Druckbedingungen des zweiten Schweißvorgangs standhalten. Ist seine Hitzebeständigkeit unzureichend, kann es weich werden, sich verformen oder Maßgenauigkeit verlieren.

Qualitätskontrolle zwischen dem ersten und zweiten Schuss

Ein großer Vorteil eines zweistufigen Verfahrens ist die Möglichkeit, den vorgeformten Einsatz vor dem endgültigen Umspritzen zu prüfen.

Mögliche Prüfpunkte sind:

• Terminalposition
• Pin-Pitch
• Endhöhe
• Koplanarität
• Ausrichtung einfügen
• Plastikblitz
• Kurzaufnahmen
• Risse
• Kontamination
• Kritische Abmessungen der Vorform
• Elektrischer Durchgang
• Isolationswiderstand
• Inspektion durch Bildverarbeitungssystem

Durch die Ablehnung eines fehlerhaften Vorformlings vor dem zweiten Schuss wird verhindert, dass zusätzliches Material, Maschinenzeit und Verarbeitungskosten für ein nichtkonformes Bauteil anfallen.

Bei der automatisierten Fertigung können Hohlraumidentifizierung und Rückverfolgbarkeit auch in das erste Bauteil integriert werden.

Wann sollte ein zweistufiges Insert-Molding-Verfahren in Betracht gezogen werden?

Das Vorspritzen im ersten Schritt, gefolgt vom Umspritzen im zweiten Schritt, sollte in Betracht gezogen werden, wenn das Produkt eine oder mehrere der folgenden Bedingungen aufweist:

• Mehrere Präzisionsanschlüsse
• Lange oder leicht verformbare Stifte
• Enge Toleranzen bei der Stiftpositionierung
• Hochdruck-Umspritzen
• Dünne Isolierwände
• Komplexe Anforderungen an die elektrische Isolation
• Wasserdichte oder auslaufsichere Konstruktion
• Anforderungen an Kriechstrecken und Luftstrecken bei Hochspannung
• Empfindliche Sensoren oder elektronische Einsätze
• Komplexe Metall-Kunststoff-Grenzflächen
• Verschiedene funktionelle Kunststoffe
• Automatisierte Einlegehandhabung
• Hohe Produktionsmengen
• Strenge Qualitätsanforderungen für die Automobil- oder Industriebranche
• Kritische Dimensionsbeziehungen zwischen mehreren Einsätzen

Die endgültige Entscheidung sollte auf dem gesamten Fertigungsrisiko basieren, nicht nur auf den Werkzeugkosten.

Ein Einwegwerkzeug mag zunächst günstiger erscheinen. Führt es jedoch zu instabiler Positionierung der Einsätze, Gratbildung, Leckagen, Verformungen oder einer hohen Ausschussrate, können die Gesamtproduktionskosten deutlich höher ausfallen.

Einspritzen im Vergleich zu Vorspritzen und Umspritzen

Das zweistufige Verfahren ist nicht automatisch für jedes Produkt besser. Es erweist sich dann als sinnvoll, wenn es das technische Risiko verringert und die Wiederholgenauigkeit so weit verbessert, dass die zusätzlichen Form- und Fertigungsschritte gerechtfertigt sind.

Fazit: Der erste Schuss bestimmt die Stabilität des endgültigen umspritzten Produkts.

Bei modernen Spritzgießverfahren hängt die Qualität des Endprodukts oft von der Qualität des Vorspritzprozesses im ersten Schritt ab.

Der erste Schuss erfüllt mehrere wesentliche Funktionen:

• Es positioniert und stützt Metalleinsätze präzise.
• Es verhindert eine Bewegung des Stifts während der zweiten Injektion.
• Es verbessert die Ausrichtung der Anschlüsse und die Maßgenauigkeit.
• Es erzeugt eine kontrollierte elektrische Isolation.
• Es reduziert den Blitzschlag an Metallanschlüssen.
• Es schützt empfindliche Einsätze.
• Es bietet mechanische Verriegelungsfunktionen.
• Es verbessert die Dichtigkeit und die Leckagebeständigkeit.
• Es unterstützt die automatisierte Handhabung und Inspektion.
• Es schafft eine stabile Grundlage für das Zweitspritzgießen.

Bei Steckverbindern, Sensoren, Stromschienen, Leistungselektronik, Automobilkomponenten und anderen Produkten mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen sollte das Vorspritzen im ersten Durchgang nicht als unnötiger zusätzlicher Arbeitsschritt angesehen werden.

Es ist oft der wichtigste Schritt, um einen flexiblen oder dimensionsinstabilen Metalleinsatz in eine gleichmäßige, formbare und produktionsfertige Baugruppe umzuwandeln.

Bei Ming-Li Precision werden die Erstschussform, die Zweitschussform, der Metalleinsatz, die Materialauswahl, die Formgebungsparameter, die Automatisierung und die Qualitätskontrollstrategie als ein integriertes Fertigungssystem bewertet.

Durch das Verständnis sowohl der Präzisionsformenentwicklung als auch der Produktion von Einlegeteilen unterstützt Ming-Li seine Kunden bei der Entwicklung stabiler und skalierbarer Umspritzlösungen – von der DFM-Konstruktion und dem Werkzeugbau über die Serienproduktion bis hin zur Endkontrolle.