Spritzguss vs. 3D-Druck: welche Variante ist die richtige?

This article summaries all the factors to take into account when choosing between Injection Molding and 3D Printing, from design complexity to surface finish.
3D printing vs. injection moulding

Spritzguss und 3D-Druck sind die beiden am weitesten verbreiteten Fertigungsverfahren für die Produktion von Kunststoffteilen. Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick und Vergleich der beiden Verfahren und listet mehrere Faktoren auf, die berücksichtigt werden müssen, um das beste Verfahren für Ihr Projekt zu wählen.

Was ist der Unterschied zwischen 3D-Druck und Spritzguss?

3D-Druck

3D-Druck ist eine additive Fertigung, das heißt, das Ausgangsmaterial wird Schicht für Schicht aufgebaut. Beim 3D-Druck werden dreidimensionale Objekte durch Einlesen eines virtuellen Computerentwurfs erstellt und mit Hilfe von Materialfilamenten oder Pulvern in ein greifbares Teil reproduziert.

Spritzguss

Beim Spritzgießen werden Formen verwendet. Zunächst wird die inverse Form eines Objekts aus einem Material (z. B. Aluminium, Werkzeugstahl) gefräst, das für die Aufnahme des geschmolzenen Baumaterials (das Material, aus dem das fertige Objekt besteht) geeignet ist. Dann wird das geschmolzene Baumaterial in die Form gegossen. Sobald das Material in der Form abgekühlt ist, ist das Teil fertig.

FDM icon animation
Injection molding process animation

Wie man wählt: Spritzguss oder 3D-Druck?

Wenn es um die Wahl zwischen Spritzguss oder 3D-Druck für die Produktion geht, sind hier die wichtigsten Faktoren, die berücksichtigt werden müssen.

Stückzahl

Die Anzahl der benötigten Teile ist ein Schlüsselfaktor bei der Entscheidung für das Verfahren. Das Spritzgießen ist bekannt für seine Effektivität bei hohen Stückzahlen (1000+ Teile pro Lauf). Für niedrige Stückzahlen (unter 10) ist der 3D-Druck besser geeignet und kostengünstiger. Für einfache 3D-Druckverfahren wie FDM oder SLS, die mit günstigen Kunststoffen wie ABS, PC, Nylon, Einzelteilen oder kleinen Mengen (identisch und nicht identisch) verwendet werden, ist der 3D-Druck zweifellos die richtige Wahl. MJF ist ebenfalls eine sinnvolle Wahl für mittelgroße Stückzahlen (10-1000) und sehr verbreitet. 

Fazit: Spritzgießen ist eine perfekte Option für die Massenproduktion, während Sie bei kleinen Stückzahlen den 3D-Druck wählen sollten.

Komplexität des Designs

Beim Spritzgussverfahren muss die Form (invers zum Teil) entsprechend dem gewünschten Teiledesign gebaut werden. Die Konstruktion eines CAD-Modells für den Spritzguss ist nicht einfach, da es viele Überlegungen gibt. Zum Beispiel erschweren rechte Winkel im Teiledesign die Entnahme aus der Form und auch empfindliche Bereiche müssen mit äußerster Sorgfalt behandelt werden. Das Erreichen komplexer Designs hingegen ist der Bereich, in dem sich der 3D-Druck auszeichnet. Egal wie komplex das Design ist, der 3D-Druck macht es mit minimalem Aufwand möglich.

Fazit: Prüfen Sie, ob Ihr Design mit Spritzguss herstellbar ist, wenn nicht – sollte es angepasst werden, andernfalls entscheiden Sie sich für den 3D-Druck.

Durchlaufzeit

Das Spritzgießen erfordert längere Durchlaufzeiten, da es die Analyse des Designs und den Bau der perfekten Form gemäß dem Design beinhaltet (10-20 Tage). Die Durchlaufzeiten für den 3D-Druck sind im Vergleich zum Spritzguss sehr gering. Sie können Ihre 3D-Druck-Bestellung bei Xometry in nur 3 Tagen geliefert bekommen.

Fazit: Wenn Sie das Teil sofort benötigen, entscheiden Sie sich für den 3D-Druck.

Anpassungen

Wenn die Form für das Spritzgießen einmal gebaut ist, ist es mit viel Geld und Zeit verbunden, sie zu modifizieren und neu zu gestalten. Wenn es um die Anpassung von Teilen oder die Änderung des bestehenden Designs geht, ist das Spritzgießen nicht zu empfehlen. Was auch immer Sie aus der Form erhalten, ist das endgültige Teil und es ist sehr aufwendig, es zu modifizieren. Andererseits bietet der 3D-Druck viel Spielraum für individuelle Anpassungen, und dafür ist lediglich eine modifizierte oder angepasste CAD-Datei erforderlich. Daher ist er gut für Prototypen und Teststücke geeignet.

Fazit: 3D-Druck wird für Prototypen und Anpassungen empfohlen.

Materialstärke

Teile, die im Spritzgussverfahren hergestellt werden, bestehen aus einer einzigen gegossenen Schicht, was die Festigkeit der Form erhöht, da es keine Risse oder Schwachstellen gibt. Beim 3D-Druck hingegen wird das Teil Schicht für Schicht hergestellt, was sich auf die Gesamtfestigkeit des Teils auswirkt. Dabei können während der Herstellung sichtbare Grate und strukturelle Fehler entstehen, die beim Spritzguss von Kunststoffen normalerweise nicht auftreten.

Fazit: Wenn die Materialstärke eine Priorität ist, entscheiden Sie sich für den Spritzguss.

Oberflächengüte

Auch wenn die Schichten beim 3D-Druck klein sind und dicht beieinander liegen, sind sie dennoch spürbar. Dadurch entsteht auf den fertigen Objekten eine geriffelte Oberfläche, egal wie fein die Schichtdetails sind. Dies stellt ein Problem dar, wenn Sie Gegenstände herstellen wollen, die an anderen Objekten reiben, wie z. B. Maschinenteile, die sich berühren und bewegen. In solchen Fällen ist eine Nachbearbeitung zum Glätten erforderlich, die einen zusätzlichen Schritt darstellt.

Im Vergleich dazu gibt es beim Spritzguss keine Probleme mit Graten und Schichten, da das Material in einer einzigen Schicht gegossen wird und eine fast gleichmäßige und glatte Oberfläche aufweist. Außerdem können spritzgegossene Teile effektiv nachbearbeitet werden.

Fazit: Der Spritzguss wird in Bezug auf eine gute Oberflächengüte bevorzugt.

Injection Moulding SPI Finishes
Beispiel für Nachbearbeitungsmöglichkeiten beim Spritzgießen

Materialverschnitt

Da beim Spritzgießen so viel Material in die Form gegossen wird, wie hineinpasst, wird genau so viel verwendet, wie für jedes Design benötigt wird. Das macht es zu einer sehr effizienten Möglichkeit, Teile in Massenproduktion herzustellen, ohne sich Gedanken über Abfall zu machen. Auf der anderen Seite verlieren manche 3D-Druckverfahren einige Materialien beim Aufbau der Stützstrukturen und obwohl das Materialpulver wiederverwendet werden kann, ist dies nur für eine bestimmte Anzahl von Malen möglich, ohne dass sich die Materialeigenschaften ändern. 

Fazit: Beim 3D-Druck entstehen kleine Abfälle wie Stützstrukturen, misslungene Drucke, die in der Nachbearbeitung entfernt werden müssen. Wenn Sie damit ein Einzelstück oder eine kleine Menge produzieren, fällt der Abfall nicht so sehr ins Gewicht, während er bei großen Stückzahlen erheblich ist. Wenn Sie also eine große Serie haben wollen, ist es gut, sich für den Spritzguss zu entscheiden, da es keinen Materialverlust gibt.

Zusammenfassung

Wann Sie sich für 3D-Druck entscheiden sollten Wann Sie sich für Spritzguss entscheiden sollten
Kleine Stückzahlen zu drucken Großserienproduktion
Komplexes Teiledesign Priorität auf Materialstärke
Teile sollen sofort gedruckt werden Gute Oberflächengüte
Prototyping und Anpassung Keine Materialverschwendung

Es gibt ein allgemeines Missverständnis in der Fertigungswelt, dass der 3D-Druck den Spritzguss ersetzen kann und in jeder Hinsicht ein alleiniger Gewinner ist. Beide Verfahren haben ihren eigenen Satz an Vor- und Nachteilen. Wir bei Xometry bieten sowohl Spritzguss als auch 3D-Druck Dienste mit engagierten Teams an, die Sie unterstützen. Laden Sie Ihre Entwürfe hoch, um ein Angebot für Ihr Projekt zu erhalten.

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