• Kupfer und Legierungen (z.B. CuZn, CuSn, CuBe): hohe Leitfähigkeit, ideal für Kontakte

• Messing und Bronze: gut unformbar, danach formstabil und korrosionsbeständig

• Stähle und Edelstähle: rostfrei, formstark, hygienisch

• Verzinkter Stahl (z. B. DC01): wirtschaftlich, vielseitig einsetzbar

• Aluminium: leicht, korrosionsbeständig, gut verformbar bei gleichzeitig hoher Wärmeleitfähigkeit

• Nickel: äußerst beständig gegen Korrosion, aggressive Medien und hohe Temperaturen

• Titan: extrem korrosionsbeständig, leicht und biokompatibel

• Bi-Metalle: Werkstoffkombinationen aus zwei verschiedenen Metallen (z.B. Kupfer-Aluminium oder Stahl-Kupfer) für robuste oder sichtbare Komponenten

• PA6 / PA66 GF: zäh, hitzebeständig – perfekt für technische Bauteile

• PBT / PPS: formstabil, chemikalien- und temperaturbeständig – ideal für Elektrotechnik

• PC / ABS / PC-ABS: für robuste oder sichtbare Komponenten

• TPE / TPU: elastisch, ideal für Dichtungen oder flexible Elemente

• PEEK / LCP: Hochleistungskunststoffe für extreme Anforderungen

• Alles aus einer Hand: von der Entwicklung über den eigenen Werkzeugbau bis zur Serienproduktion

• Reduzierte Schnittstellen: weniger Koordinationsaufwand, schnellere Umsetzungen

• Durchdachte Baugruppen: metallische Basis plus Kunststofffunktion inklusive Veredelungsprozesse

• Wirtschaftliche Fertigung: automatisierbar, prozesssicher, ideal für Großserien

• Maßgeschneiderte Prozess- und Werkstoffkombinationen: perfekt abgestimmt auf Ihre technischen Anforderungen

Ihr Vorteil: Weniger Aufwand. Mehr Integration.

Die Wahl der Materials spielt eine zentrale Rolle beim Kunststoffumspritzen. Die Umformteile müssen nicht nur die notwendigen mechanischen Eigenschaften mitbringen, sondern auch eine stabile Verbindung mit dem Kunststoff eingehen. 

Zu den am häufigsten genutzten Materialien zählen:

• Edelstahl: Mit seiner außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit und hohen Festigkeit ist Edelstahl ideal für Anwendungen die starken Umwelteinflüssen 
  ausgesetzt sind. Besonders in der Medizintechnik, Lebensmittelindustrie und Chemie sorgt Edelstahl für langlebige Bauteile.
• Aluminium: Aluminium hat ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Das macht es ideal für den Leichtbau in der Automobilindustrie.
• Kupfer: Kupfer überzeugt durch seine exzellenten elektrischen und thermischen Eigenschaften. Es eignet sich für elektronische Bauteile und Kontakte, die schnelle Wärmeableitung und eine zuverlässige Stromleitung erfordern.
• Messing: Messing kombiniert hohe Festigkeit mit sehr guter Bearbeitbarkeit. Es ist besonders gut für feinmechanische Bauteile und Präzisionskomponenten geeignet. Diese werden in Hybridbauteilen wie Verbindungsstücken und Dichtungen verwendet.

Auch Titan, Bronze, Neusilber und weitere Metalle eignen sich als Komponenten für das Kunststoffumspritzen.

Das Umspritzmaterial (Kunststoff, der das Metallteil umgibt) ist wichtig für die Funktion und Lebensdauer des fertigen Bauteils. Für verschiedene Anwendungen stehen unterschiedliche Kunststoffe zur Verfügung.

• Polyphenylensulfid (PPS): Polyphenylensulfid ist ein Hochleistungskunststoff, der Temperaturen bis 260 °C standhält. Er hat eine gute mechanische und chemische Beständigkeit. Er wird in der Automobilindustrie und Elektronik für stark beanspruchte Teile genutzt.
• Polybutylenterephthalat (PBT): ein thermoplastischer Kunststoff. Er wird oft in Bereichen eingesetzt, wo elektrische Isolierung und gute mechanische Eigenschaften wichtig sind.
• Polyamid (PA): Polyamid auch als Nylon bekannt, ist für seine hohe Zähigkeit und Abriebfestigkeit bekannt. PA hat außerdem eine gute Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und chemischen Substanzen. Polyamide werden häufig in mechanischen Bauteilen eingesetzt die hoher Belastung und Reibung ausgesetzt sind, wie etwa in Automobilkomponenten, Maschinenbau oder Elektrogeräten.
• Thermoplastische Polyurethane (TPU): TPUs sind Kunststoffe, die sich durch ihre Flexibilität und Haltbarkeit auszeichnen. Sie sind ideal für Anwendungen bei denen Flexibilität und Elastizität wichtig sind. TPUs können dabei in verschiedenen Härtegraden hergestellt werden, was es vielseitig einsetzbar macht.
• Gefüllte Thermoplaste: Hierbei handelt es sich um Werkstoffe mit hohen Fülleranteilen bis zu 65 %. Glas- oder mineralgefüllte Kunststoffe wie glasfaserverstärktes Polyamid bieten verbesserte mechanische Eigenschaften, höhere Steifigkeit und reduzierte Schwindung. Gefüllte Thermoplaste sind besonders geeignet für technische Anwendungen, die hohe Formstabilität und Festigkeit erfordern.

Die Wahl des passenden Umspritzmaterials ist entscheidend für die Langlebigkeit, Haltbarkeit und Leistung von hybriden Bauteilen. Bei STÜKEN helfen wir Ihnen gerne das richtige Material auszuwählen und die optimale Lösung für Ihr Vorhaben zu finden.

Die richtige Vorbereitung der Oberflächen des Metalles ist entscheidend für die erfolgreiche Haftung des Kunststoffs. Die folgenden Verfahren helfen die Metalloberfläche zu aktivieren und eine bessere Haftung zwischen Metall und Kunststoff zu erzielen.

• Reinigung: Eine gründliche Reinigung des Metall-Bauteiles entfernt Schmutz, Öl oder Oxidationen, die die Haftung beeinträchtigen könnten. Häufig werden chemische Reinigungsmittel oder Abrasivtechniken eingesetzt um die Oberfläche zu reinigen.
• Ätzen: Beim Ätzen wird das Metall mit einer sauren Lösung behandelt, die eine mikroskopische Textur erzeugt und so die Haftung verbessert.
• Plasmabehandlung: Hierbei wird die Metalloberfläche mit Plasma behandelt. Das erhöht die Oberflächenenergie und verbessert die Haftung zwischen Metall und Kunststoff.

Hier sind Kunststoff-Hybridteile häufig für kleinere Bauteile wie Türgriffe, Schlösser, Befestigungselemente, Armaturenbretthalterungen oder Kabeldurchführungen eingesetzt. Diese Bauteile, die früher oft aus reinem Metall gefertigt wurden, profitieren von der Kombination aus Metall und Kunststoff. So entstehen leichtere, stabilere Komponenten, die den Anforderungen an Sicherheit, Haltbarkeit und Leistung im Fahrzeugbetrieb gerecht werden.

Hier fertigen wir Bauteile wie Steckverbinder, Gehäuse und Isolierungen. Materialen: PAs, PPS, PES oder PEKK. Dadurch werden eine hohe Festigkeit und beständiger Schutz bei hohen Temperaturen sichergestellt. 

Hier sind Anwendungsfelder Bauteile im Bereich der Mechanik aber auch Funktionsteile wie Zuführungen, Behälter oder Blenden und Verschläge.

Im Maschinenbau werden Metallkunststoffteile eingesetzt um Bauteile mit hoher mechanischer Festigkeit und Flexibilität zu fertigen. Beispiele umfassen Zahnräder, Kupplungen und Führungen. Die Kombination aus Metall und Kunststoff sorgt für Bauteile mit hoher Tragfähigkeit und geringen Reibungseigenschaften.

Stanz- und Stanzbeigeteile wie Metallrahmen, Kontaktpins, Federkontakte und Führungen werden mit Kunststoff umgeben. Sie werden beispielsweise in Produkten wie Infusionspumpen, chirurgischen Instrumenten und Messgeräten verwendet.

Sie ist dafür verantwortlich den Kunststoff zu erwärmen und ihn mit hohem Druck in die Form zu injizieren. Die Spritzeinheit erwärmt den Kunststoff, sodass er sich verflüssigt und spritzt ihn dann schnell in die Form, in der das Metallteil bereits platziert wurde. Der Druck sorgt dafür, dass der Kunststoff alle Hohlräume in der Form ausfüllt und sich gleichmäßig um das Metallteil legt.

Es gibt verschiedene Maschinenarten, die jeweils unterschiedliche Vorteile bieten. Die zwei gängigsten Konfigurationen sind:

• Vertikale Spritzeinheit: Bei dieser Maschinenkonfiguration wird das Metallteil vertikal in die Form eingelegt. Die vertikale Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn es darum geht, das Metallteil während des Spritzvorganges exakt auszurichten. Diese Maschinen sind häufig für kleinere und mittlere Serienproduktionen geeignet, bei denen Genauigkeit gefragt ist.
• Horizontale Spritzeinheit: Bei dieser Konfiguration wird das Metallteil horizontal in die Form eingelegt. Diese Maschinen sind besser geeignet für größere Serienproduktionen, da sie eine höhere Produktionsrate bieten. Sie sind zudem oft robuster und bieten eine größere Flexibilität bei der Gestaltung von Formen, die für große Serien erforderlich sind.

Die Auswahl der Maschinenkonfiguration hängt stark vom Produktdesign, den Zykluszeiten und dem Produktionsvolumen ab. Unsere modernen Anlagen ermöglichen eine modulare Umrüstung, wodurch wir sowohl Prototypen als auch Großserien fertigen können.

Sie sorgt dafür, dass die Form während des gesamten Prozesses geschlossen bleibt. Der Druck, der auf die Form ausgeübt wird, stellt sicher, dass das Metallteil in Position bleibt und der Kunststoff korrekt eingespritzt wird. Diese Einheit spielt eine wichtige Rolle um die Qualität der Verbindung zwischen Metall und Kunststoff sicherzustellen.

Beim Kunststoffumspritzen werden oft automatisierte Handhabungssysteme eingesetzt, um das Metall-Bauteil exakt in die Form zu platzieren. Diese Roboter oder Handhabungseinheiten tragen dazu bei den Produktionsprozess zu beschleunigen.

Eine genaue Temperaturregelung ist entscheidend für den Erfolg des Verfahrens. Der Kunststoff muss bei einer konstanten Temperatur gehalten werden damit er sich gleichmäßig verflüssigt und die Form korrekt ausfüllt. Auch die Form lässt sich mit Heiz- und Kühlsystemen ausstatten um den Aushärtungsprozess des Kunststoffes zu steuern und eine gleichmäßige Verfestigung zu gewährleisten.

Kunststoffumspritzen kann auf verschiedene Arten erfolgen, die sich darin unterscheiden, wie das Metallbauteil in den Spritzgießprozess integriert wird. Jedes dieser Verfahren hat seine eigenen Vorteile, je nach den Anforderungen der Produktion und der gewünschten Produktmenge.

Nachfolgend zeigen wir Ihnen die gängigsten Verfahren, die wir bei STÜKEN anwenden.

Die Stanzband-Umspritzung ist eine Fertigungsmethode, bei der vorab gestanzte Metallbänder direkt in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und anschließend mit Kunststoff umspritzt werden. Hierbei unterscheiden wir zwischen zwei Verfahrensarten.

1. Reel-to-Reel-Verfahren
   Das Reel-to-Reel-Verfahren ist ein Produktionsprozess, bei dem Metallbänder oder -folien in die Spritzgießform geführt werden. Diese werden kontinuierlich durch das Spritzgießwerkzeug gezogen und der Kunststoff wird an vorgegebenen Bereiche aufgebracht.
   Diese Technik ist besonders vorteilhaft für die Massenproduktion von Bauteilen, da sie eine hohe Produktionsgeschwindigkeit bei gleichbleibend hoher Qualität ermöglicht. Sie ist besonders geeignet für die Herstellung von elektronischen Bauteilen und Verpackungen. Nach dem Umspritzen werden die fertigen Teile vom Metallband oder der Folie getrennt und weiterverarbeitet.
    
2. Tape-to-Reel-Verfahren
   Das Tape-to-Reel-Verfahren ähnelt dem Reel-to-Reel-Verfahren, jedoch wird hier statt einer Metallfolie ein metallisiertes Band verwendet. Das Band wird ebenfalls kontinuierlich durch das Spritzgießwerkzeug geführt und mit Kunststoff umspritzt. Dieses Verfahren ist sehr gut für die Herstellung von elektronischen Bauteilen und vernetzten Komponenten. Es sorgt für eine konstante Materialversorgung und erhöht die Produktionsgeschwindigkeit. Durch den kontinuierlichen Fluss von Materialien können größere Serien mit minimalem Aufwand produziert werden.

Beim Shuttle Molding kommen mehrere Werkzeuge zum Einsatz, die auf einem Shuttle-System montiert sind, das zwischen den verschiedenen Stationen hin und her bewegt wird. In einer dieser Stationen erfolgt das Kunststoffumspritzen wobei das Metallbauteil in eine Form eingelegt und dann mit Kunststoff umspritzt wird. Das Verfahren ermöglicht es Metall- und Kunststoffteile in einem Schritt zu kombinieren, wodurch stabile und funktionale Bauteile entstehen.

Das Carousel Molding ist eine weitere Variante, die für die Produktion größerer Serien geeignet ist. In diesem Verfahren wird die Form auf einem rotierenden Karussell montiert, das mehrere Stationen umfasst. Jede Station bearbeitet nacheinander ein Bauteil während das Karussell weiterdreht. Dieses Verfahren ist sehr vorteilhaft wenn eine hohe Produktionsgeschwindigkeit nötig ist. Daher wird es oft für Automobilkomponenten, Elektrogeräte und medizinische Geräte verwendet.

Kunststoffe sind im Vergleich zu Metallen wesentlich leichter, was zu einer erheblichen Gewichtsreduktion der Bauteile führt. Dies ist besonders vorteilhaft in der Automobilindustrie, wo die Minimierung des Gewichts zu einer besseren Fahrleistung und Energieeffizienz beiträgt.

Die Herstellung von Hybridbauteilen durch Kunststoffumspritzen ist effizient. Das gilt besonders im Vergleich zu anderen Verfahren. Dazu gehören Schweißen oder die mechanische Bearbeitung von Metall. Durch den direkten Herstellungsprozess in einer Form entfallen zusätzliche Montage- oder Verbindungsschritte. Dies führt zu einer Reduktion der Fertigungskosten und Zeitersparnis.

Durch das Kunststoffumspritzen lassen sich komplexe Geometrien und Multifunktionalitäten in einem einzigen Schritt realisieren. Dies reduziert die Notwendigkeit für zusätzliche Komponenten und verringert den Montageaufwand. Der Kunststoff ermöglicht außerdem die Realisierung von komplizierten Formgebungen, die mit traditionellen Fertigungsmethoden schwierig oder unmöglich wären.

Kunststoffumspritzte Bauteile kombinieren die mechanische Stabilität von Metallen mit den Vorteilen von Kunststoffen. Durch die Auswahl der richtigen Materialien (z.B. glasfaserverstärkte Kunststoffe) können Bauteile entwickelt werden, die eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, ohne dabei das Gewicht zu erhöhen. 

Metallteile, die mit Kunststoff umspritzt sind, sind deutlich besser gegen Korrosion geschützt. Dies ist ein entscheidender Vorteil für Bauteile, die in feuchten oder chemisch aggressiven Umgebungen eingesetzt werden, wie zum Beispiel in der Marineindustrie, bei Fahrzeugbauteilen oder in Chemieanlagen.

Durch das Umspritzen können mehrere Funktionen in einem einzigen Bauteil vereint werden. So können zum Beispiel Dichtungen, Befestigungsmechanismen oder Führungen direkt in die Form integriert werden. Dies reduziert nicht nur den Montageaufwand sondern verbessert auch die Funktionalität des Endproduktes und trägt zur Reduktion der Teileanzahl bei.

Das Kunststoffumspritzen kann Bauteile mit einer glatten, optisch ansprechenden Oberfläche erzeugen, die sowohl ästhetische als auch funktionale Anforderungen erfüllt. Dies ist besonders relevant bei Anwendungen in der Elektronik oder bei konsumelektronischen Produkten bei denen neben der Funktionalität auch das Design eine wichtige Rolle spielt. Der Kunststoff kann zudem in unterschiedlichen Farben und Texturen ausgeführt werden um den spezifischen Anforderungen der Anwendung gerecht zu werden.