Im Spritzgieß-Prozess wird geschmolzener Kunststoff durch ein Verteilersystem in die Kavität eines Werkzeugs gedrückt. Die Fließfront (Schmelzefront) zeigt, wie sich der Kunststoff im Verlauf der Zeit in der Form verteilt. Das Wissen darüber ist wichtig, um z.B. eine Bindenaht oder einen Lufteinschluss zu erkennen.

Im Spritzguss wird die Schmelze über den Anguss in die Kavität eingebracht.
Die Angussposition hat einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität des späteren Bauteils.
Die Lage von Bindenähten, die Entstehung von Lufteinschlüssen und die Faserorientierung hängen davon ab.
Durch die unterschiedliche Fließweglänge wird auch der Druckbedarf beeinflusst.
Je nach Wandstärke im Bereich der Angussposition kann die Nachdruckzeit länger oder kürzer erfolgen.
Eine wesentliche Auswirkung auf den Verzug ist möglich.

Der Hohlraum zwischen den beiden Werkzeughälften, welche mit Schmelze gefüllt werden soll, wird als Kavität bezeichnet.
Um maßhaltige Teile zu erzielen ist die Schwindung des Materials bei der Herstellung der Kavität zu berücksichtigen.
In der Spritzgusssimulation ist für die Verzugsberechnung darauf zu achten, dass das Kavitätsmaß verwendet wird.

Teile, die aus Formmassen durch spanlose Formung (z. B. durch Pressen, Preß-spritzen oder Spritzgießen) in allseitig geschlossenen Werkzeugen hergestellt worden sind" werden
laut DIN 7708, Blatt 1 als Formteile bezeichnet.
Somit ist beim Spritzgießen das Endprodukt, welches durch die Füllung des Formnests (Kavität) mit Kunststoffschmelze entsteht, ein Formteil.
Es ist zu beachten, dass ein eventuell vorhandener Kaltkanal-Anguss nicht zum Formteil zählt.

Wenn mindestens zwei Schmelzefronten aufeinander treffen entsteht eine Bindenaht.
Bindenähte stellen zum einen eine Reduktion der mechanischen Festigkeit und zum anderen einen Schönheitsfehler im Bauteil dar.
Bei geringen Schmelzefronttemperaturen wird es für die Schmelzefronten schwerer miteinander zu verschmelzen.
Je kleiner der Auftreffwinkel ist (Schmelzefronten treffen frontal aufeinander), desto kritischer die Bindenaht.
Bei fasergefüllten Materialien wird an der Bindenaht die Orientierung der Fasern der Art geändert, dass diese meist senkrecht zur Fließrichtung orientiert sind.
Um Bindenähte zu vermeiden kann entweder mit Kaskade oder mit Überlaufkavitäten gearbeitet werden.

Das heute am häufigsten zum Einsatz kommende Urformverfahren in der Kunststoffverarbeitung ist der Spritzguss.
Mit Hilfe der Spritzgießmaschine wird der Kunststoff unter Einwirkung von Wärme in einen zähflüssigen Zustand überführt.
Anschließend wird die Schmelze unter Druck in einen Hohlraum (Kavität) des Werkzeugs eingespritzt.
Die Form und Oberflächenstruktur wird durch die Geometrie der Kavität festgelegt.
Durch Abkühlen oder eine Vernetzungsreaktion (bei Elastomeren) wird das Formteil fest und kann nach dem Öffnen der beiden Werkzeughälften ausgeworfen werden.

Das Spritzgussverfahren bietet sich besonders bei großen Stückzahlen an, da in diesem Fall die Herstellkosten für das Spritzgießwerkzeug anteilig aufgeteilt werden können.
Die durch Spritzguss hergestellten Formteile können nach dem Auswerfen direkt verwendet werden.

Einer der häufig verwendeten Anschnitte im Spritzguss ist der Filmanschnitt, auch seitlicher Anschnitt genannt.
Der Anschnitt hat normalerweise einen rechteckigen Querschnitt entlang der Trennebene des Werkzeugs. Damit verbindet er das Verteilersystem und die Kavität.
Der Filmanschnitt befindet sich an der Seite der Kavität.
Er lässt sich durch einfache Bearbeitungsverfahren, wie zum Beispiel Fräsen, leicht ins Werkzeug einbringen.
Der Nachteil des Filmanschnitts ist die bleibende Verbindung zwischen Formteil und Anguss nach dem Auswerfen.
Zur Trennung ist ein zusätzlicher mechanischer Bearbeitungsschritt notwendig.
Des Weiteren kann es bei dieser Anschnittart zur Freistrahlbildung kommen.

Eine Gruppe von Kunststoffexperten hat die Firma PLEXPERT 2006 in Deutschland gegründet, um wertvolle Ressourcen einzusparen und damit einen positiven Beitrag hinsichtlich Kosten und Umwelt zu leisten.
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Die zeitlich aufeinanderfolgenden Abläufe beim Einspritzen des Kunststoffs in die Kavität bis zur Abkühlung werden mit dem Begriff Formfüllphasen beschrieben.
Nach dem volumetrischen Füllen der Kavität (95 - 98 % Formfüllung) (A) erfolgt das Umschalten vom Einspritzen auf den Nachdruck.
Die restliche Füllung der Kavität auf 100 % erfolgt nach dem erreichen des Umschaltpunktes (B).
In der Nachdruckphase (C) wird das Material komprimiert und an die Werkzeugwand gedrückt.
Durch die Erkaltung des Kunststoffs kommt es zur Schwindung (ca. 0,2 – 2,0 %).
Diese wird durch zuführen von Material über die plastische Seele des Formteils kompensiert und die Maßhaltigkeit des Bauteils sichergestellt.
Nach Abschluss der Nachdruckphase erfolgt die Restkühlphase (D), um das Bauteil soweit abzukühlen (bis zur Entformungstemperatur), dass es ohne Deformationen aus dem Werkzeug ausgeworfen werden kann.

Zur Herstellung eines Spritzgussteils wird ein Werkzeug benötigt.
Zur besseren Unterscheidung zu den klassischen Werkzeugen (z.B. Schraubenschlüssel) wird das Werkzeug zur Herstellung der Kunststoffteile Spritzgusswerkzeug genannt.
Es besteht meistens aus Stahl oder Aluminium und ist als Dauerform konzipiert.
Je nach Ausführung und verarbeitetem Kunststoff-Material können mehrere Millionen Teile mit einem Spritzgießwerkzeug hergestellt werden.
Die Komplexität reicht von einfachen 2-Plattenwerkzeugen bis hin zu komplexen Tandem-Werkzeugen inklusive Schieber, etc.
Um unnötige Kosten bei der Werkzeugherstellung zu vermeiden, ist es wichtig, sich früh im Entwicklungsprozess über die Auslegung des Werkzeugs Gedanken zu machen.

Um die Schwindung zu kompensieren ist es notwendig nach 100% Formfüllung weiter Material in die Kavität zu bringen.
Die Länge der Nachdruckzeit (Grüne Linie im Zeit-Druck-Diagramm) muss so gewählt werden, dass der Siegelzeitpunkt des Anschnitts erreicht wird.
Bei einer zu geringen Nachdruckzeit steigt die Gefahr von Einfallstellen und Vakuolen.
Gleiches gilt, wenn nach Erreichen des Siegelzeitpunktes noch schmelzeflüssige Bereiche im Formteil vorhanden sind.

Im Spritzguss schwindet der Kunststoff während dem Abkühlen.
Um diese Schwindung zu kompensieren wird nach der volumetrischen Formfüllung weiterhin Material in die Kavität gedrückt.
Die Phase in der die Schnecke weiterhin Druck auf die Schmelze ausübt, wird Nachdruck bzw. Nachdruckphase genannt.
Die Nachdruckhöhe und Nachdruckzeit ist dabei von entscheidender Bedeutung.
Überladung ist die Folge von zu viel Nachdruck.
Zu wenig Nachdruck kann zu Einfallstellen, Vakuolen und großer Schwindung führen.
Oft wird der Nachdruck in einem abgestuften Profil aufgebracht.

Auf Grund von Dichteunterschieden zwischen Prozess- und Umgebungstemperatur kommt es im Spritzguss zur Schwindung.
Die Schwindung wird in zwei zeitlich unterschiedliche Bereiche unterteilt: Prozessschwindung und Nachschwindung.
Prozessschwindung entsteht noch im Werkzeug durch volumetrische Kontraktion, Einschränkungen durch das Werkzeug, Kristallinität und Orientierung.
Nachschwindung wird normalerweise 24-48 Stunden nach der Produktion gemessen.
Die Hauptursache der Nachschwindung ist das frei werden von Eigenspannungen.

Das Spritzgusswerkzeug wird während dem kompletten Zyklus temperiert.
Der Zeitraum vom Ende der Nachdruckphase bis zur Entformung wird Restkühlzeit genannt (Blaue Linie im Zeit-Druck-Diagramm).
In dieser Zeit erfolgt die reine Abkühlung des Formteils.

Bei ca. 95-98 % Formfüllung wird in der Regel von der Füllphase in die Nachdruckphase umgeschaltet. Dies ist der Umschaltpunkt (roter Pfeil).
Dabei wird von der Volumenstrom-kontrollierten Füllung in die Druck-kontrollierten Nachdruck gewechselt.
Über den Werkzeuginnendruck kann der richtige Zeitpunkt zum Umschalten zwischen Füll- und Nachdruckphase ermittelt werden.

Der Spritzgussprozess besteht aus verschiedenen Phasen.
Nach dem Einspritzen (1) kommt der Nachdruck (2) und die Restkühlzeit (3).
Abgeschlossen wird der Zyklus durch die Werkzeugbewegung (Öffnen, Auswerfen und Schließen) (4).
Wenn alle Phasen einmal durchlaufen sind wird von einem Zyklus gesprochen und der Prozess beginnt von vorne.

Die Darstellung des Spritzgießprozesses in der Theorie wird Spritzgusssimulation genannt.
Im frühen Entwicklungsstadion wird durch diese die Geometrie, der Prozess und das Werkzeug überprüft und optimiert.
Auf diese Weise können verschiedene Varianten günstig getestet werden um die beste Version ins Werkzeug einzubringen.
Durch die Prozessoptimierung mittels Simulation wird bei der Abmusterung weniger Material benötigt und Zeit gespart.
Auch zur Fehlersuche kann die Spritzgusssimulation genutzt werden um die ausschlaggebenden Parameter, zum Beispiel durch eine DoE, zu finden.

Im Spritzgussprozess kann es passieren, dass die in der Kavität vorhandene Luft nicht oder nur langsam entweichen kann.
Wenn die Luft von der Schmelze komplett umströmt ist oder am Fließwegende nicht entweichen kann (fehlende oder ungenügende Entlüftung) kommt es zu einem Lufteinschluss und daraus resultierenden Verbrennungen (Dieseleffekt).
Der Lufteinschluss kann sowohl im Inneren als auch außen am Formteil sitzen.
Im letzteren Fall zeigt sich eine unvollständige Formfüllung.
Durch eine gute Entlüftung und eine möglichst gleichmäßige Wandstärke können Lufteinschlüsse meistens verhindert werden.

Um den zeitlichen Verlauf des Füllvorgangs eines Spritzgussteils zu betrachten wird an der Spritzgießmaschine von Schuss zu Schuss das Dosiervolumen erhöht, bis schließlich die komplette Kavität gefüllt ist.
Die verschiedenen Füllstände lassen erkennen, welche Bereiche zu welchem Zeitpunkt gefüllt werden und geben Rückschlüsse auf den Prozess und mögliche Optimierungen.
Alle erstellten Füllbilder zusammen werden als Füllstudie bezeichnet.
In der Spritzgusssimulation ist die Füllstudie ein fester Bestandteil der Ergebnisse.

Wenn das Material nach dem Anschnitt mit hoher Fließgeschwindigkeit in eine größere Kavität trifft, kann es zur Ausbildung eines Freistrahls kommen.
Dadurch, dass die Schmelze keinen Wandkontakt hat, bildet sich ein schlangenförmiger Strang aus solange bis die Wand erreicht wird.
Die Abkühlung an der Strangoberfläche verhindert eine gute Verbindung zwischen Strang und der nachfließenden Schmelze, so dass eine Reduktion der Festigkeit und eine sichtbare Markierung entsteht.
Durch langsameres Einspritzen oder eine Prallwand direkt hinter dem Anschnitt kann die Bildung von Freistrahl verhindert werden.

Im Spritzguss wird häufig mit zwei verschiedenen Materialien (auch Komponenten genannt) gearbeitet, um ein Formteil herzustellen.
Dies können unterschiedlich (harter und weicher Kunststoff) oder auch den gleichen Grundwerkstoff haben aber unterschiedlich eingefärbt sein.
2K steht für 2 Komponenten Spritzguss.
Dabei wird zunächst die erste Komponente in die Kavität gespritzt.
Danach wird z.B. durch einen Drehteller oder einen Roboter die erste Komponente in eine neue Kavität geführt und die zweite Komponente gespritzt.
Wichtig ist es hierbei auf die unterschiedlichen Verarbeitungstemperaturen zu achten.
Das Aufschmelzen der ersten Komponente ist nicht erwünscht.
Gleichzeitig sollen die beiden Komponenten gut aneinander haften.

Beim 2K Spritzguss ist die erste Komponente häufig die robuste, formgebende Komponente.
Daher wird diese auch als Hartkomponente bezeichnet.
Durch die Steifigkeit hat sie die Hauptauswirkung auf den Verzug.
Als Materialien werden zum Beispiel PP, PS oder PC+ABS eingesetzt.

Durch die Polymerisation von Propen wird das Thermoplast Polypropylen (PP) hergestellt. Es handelt sich um ein teilkristallines Polyolefin.
PP verhält sich von den Eigenschaften sehr ähnlich zu PE, jedoch ist er härter und wärmebeständiger.
Mit 0,89 - 0,92 g/cm³ hat PP die geringste Dichte, im Vergleich zu den Standardkunststoffen.
Die Einsatztemperaturen liegen zwischen 0 und 100 °C.
Der Ermüdungswiderstand ist sehr hoch, so dass sich PP gut für die Verwendung in Scharnieren eignet.
All diese Eigenschaften sorgen dafür, dass PP heutzutage einer der wichtigsten Kunststoffe weltweit ist.
Selbst die synthetische Faserherstellung erfolgt zu einem großen Teil auf Basis von PP.

Einsatz findet Polypropylen vor allem in Verpackungen.
Weitere Einsatzgebiete sind Haushaltsgeräte, Spielzeug, Sportartikel und landwirtschaftliche Geräte.
Wichtig zu wissen ist, dass bezüglich Kleben und Lackieren PP wenig geeignet ist.

Durch die Polymerisation von Styrol wird der transparente Thermoplast Polystyrol (kurz PS) hergestellt.
In der festen, amorphen Form ist Polystyrol glasklar, hart und schlagempfindlich.
In der geschäumten Form (z.B. Styropor) ist das Material weiß und undurchsichtig. Seine Festigkeit ist geschäumt geringer, aber die Elastizit höher.
Der Schaumstoff wird gerne als Verpackungsmaterial, Füllstoff und als Dämmstoff von Gebäuden eingesetzt.

Polystyrol schwindet während der Fertigung wenig, so dass es für feine Konturen und gerade Flächen bei passgenauen Bauteilen bevorzugt wird. Bei Lebensmittelverpackungen, Duschwänden oder Schildern findet PS häufig Verwendung.

Beim 2K Spritzguss ist die zweite Komponente häufig weich und elastisch.
Daher wird diese auch als Weichkomponente bezeichnet.
Auf den Verzug des Formteils hat die Weichkomponente durch ihre Flexibilität nur einen minimalen Einfluss.
Dichtungen werden gerne im 2K Spritzguss als Weichkomponente direkt an ein Trägerteil eingespritzt.
Als Material wird z.B. TPE eingesetzt.

Eine zusätzliche Spritzeinheit, die an eine bestehende Spritzgussmaschine im Plug-n-Play-Modus angebracht werden kann, wird Zusatzspritzaggregat genannt. Es wird vorzugsweise für den Mehrkomponenten- oder Mehrfarbspritzguss verwendet. Das Aggregat verfügt über ein eigenes Steuerungsmodul. Die Montage kann auf dem Werkzeug oder der bedienerabgewandten Seite erfolgen. Es kann über einen Kaltkanalverteiler in die Trennebene eingespritzt werden oder auf ein Heißkanalsystem.

Im Spritzguss wird häufig mit Einlegeteilen gearbeitet, um ein Formteil herzustellen.
Das Einlegeteil wird zuerst in die Kavität gelegt und anschließend Kunststoff auf einer Seite eingespritzt.
Daraus leitet sich die Bezeichnung "Hinterspritzen" für dieses Verfahren ab.

Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Materialien durch die heiße Schmelze in der Regel feste Verbindungen eingehen.
Ein alternatives Verkleben von zwei Komponenten ist damit überflüssig.
Besonders häufig wird das Verfahren für Folien als Einleger verwendet.
In diesem Fall ist das Verfahren auch unter dem Namen Folien-Hinterspritzen zu finden.
Wichtig ist es auf die Verarbeitungstemperaturen zu achten, da das Aufschmelzen des Einlegeteils nicht oder nur partiell erwünscht ist.

Eine geometrische Abweichung zwischen Soll- und Ist-Geometrie wird Verzug genannt.
Ursächlich dafür sind in der Kunststoffverarbeitung die im Prozess auftretenden Spannungen.
Diese entstehen durch unterschiedlich hohe Schwindungen im Bauteil.
Verschiedene Abkühlraten, Orientierung der Moleküle, Einschränkungen durch das Werkzeug (Limitierung der Schwindung), ungleichmäßige Wandstärken/ Nachdruck sind verantwortlich für die Unterschiede.
Diese Effekte können sich gegeneinander aufheben oder aber gegenseitig verstärken.

Wenn sich an eine Polybutadien-basierte Kette, kovalente Ketten aus SAN (Styrol-Acrylnitril-Copolymer) anbinden entsteht Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, kurz ABS.
Dieser amorphe Thermoplast besteht zu 15-35 % aus Acrylnitril, 5-30 % Butadien und 40-60 % Styrol. Durch unterschiedliche Mischungsverhältnisse können die Eigenschaften stark beeinflusst werden.

ABS zeichnet sich durch sein geringes Gewicht aus.
Die Bruchstabilität und Schlagfestigkeit, sowie die hohe Oberflächenhärte und Kratzfestigkeit sorgen dafür, dass es für Gehäuse und Spielzeuge, sowie für Mundstücke von Musikinstrumenten bevorzugt verwendet wird.

Wässrige Chemikalien können ABS nichts anhaben.
Es ist in Rohform farblos bis grau und kann in beliebiger Farbe durch Zugabe von Masterbatch hergestellt werden.
ABS ist primär in der Automobil- und Elektroindustrie zu finden. Es ist allerdings auch beliebt beim Galvanisieren, sowie bei thermogeformten Teilen. Auch in 3D Druckern wird ABS verwendet.

In der Kunststoffverarbeitung wird häufig mit verschiedenen Materialien (Komponenten) gearbeitet um Teile mit zusätzlichen Funktionen herzustellen.
Komponenten aus einem anderen Material (z.B. Metall) werden z.B. vor dem Spritzgussvorgang in das Werkzeug eingelegt.
Dies geschieht manuell per Hand oder durch ein Handling-System bzw. einen Roboter.
Wichtig ist dabei, dass das Einlegeteil in der richtigen Position gehalten wird, bis es vom Kunststoff umflossen wird.
Die Umspritzung macht es möglich, dass das Einlegeteil fest mit dem Spritzgussteil verbunden ist und gemeinsam ausgeworfen werden kann.