Silikon-Spritzgießen ist nicht dasselbe wie Kunststoff-Spritzgießen. Kunststoff schmilzt und fließt. Silikon hingegen ist eine chemisch verfestigte Flüssigkeit. Die Maschine mischt und erhitzt die Silikonteile direkt, woraufhin diese aushärten. Rohmaterialien müssen weder geschmolzen noch ein Kühlzyklus durchlaufen werden.
Dieser Artikel beleuchtet die Prozessschritte, die Leistungsvorteile und die Branchen, in denen wichtige Komponenten auf Silikonkautschuk-Formteile angewiesen sind. Sie erfahren, warum die Verarbeitungsregeln für Silikon anders sind als für Kunststoff und wie Sie dieses Wissen in der Fertigung anwenden können.
Was sind spritzgegossene Silikonteile?
Der Bediener mischt zwei Flüssigkeiten. Die Maschine presst die Masse in die heiße Form. Anschließend können die Teile in der Form aushärten und entnommen werden. Das ist Silikon-Spritzgießen in einem Satz.
Es gibt zwei Materialfamilien. LSR steht für Flüssigsilikonkautschuk. Dieses Silikagel härtet schnell aus und wird hauptsächlich für die Massenproduktion von Silikonkautschuk verwendet. HCR ist ein hochwertiger Kautschuk. Seine Textur ist stabiler als die von LSR und ähnelt Teig. Er wird im Pressverfahren, nicht im Spritzgussverfahren, verarbeitet. Die meisten spritzgegossenen Silikonteile werden mit LSR hergestellt, da der Prozess dabei vollautomatisch abläuft.
Die Eigenschaften des Silikon-Spritzgießens werden sich in verschiedenen Anwendungen widerspiegeln: flexibel, aber reißfest, thermische Stabilität von -50 °C bis 200 °C, chemische Inertheit, geruchlos, Teile erholen sich nach der Kompression, und Luft und Flüssigkeit können zuverlässig abgedichtet werden.
Beispiele dafür begegnen dem Verbraucher im Alltag. Dazu gehören Sauger für Babyflaschen, Dichtungen für medizinische Gesichtsmasken, Tasten an Küchenwaagen, Dichtungen für Espressomaschinen und O-Ringe für Wasserfilter. All dies sind spritzgegossene Silikonteile, die in Serie gefertigt werden. Der Verbraucher denkt nie über das Herstellungsverfahren nach. Das ist gutes Design.
Das Spritzgießverfahren für Silikonteile
Die Herstellung von spritzgegossenen Silikonteilen verläuft anders als die von Kunststoffteilen. Die Schritte sind zwar theoretisch gleich, aber die Details unterscheiden sich grundlegend. Gehen wir die einzelnen Phasen durch.
Phase 1: Formenbau
Eine LSR-Form ist keine Kunststoffform. LSR-Formen müssen absolut dicht sein. Das Material ist dünn und daher anfällig für Undichtigkeiten.
Die Entlüftung ist die Herausforderung. Zu wenig Entlüftung führt zu Lufteinschlüssen, zu viel zu Silikonaustritt. Die richtige Balance zu finden, ist die Kunst des Formenbauers.
Die CNC-Bearbeitung schneidet die Kavitätenformen. Die Funkenerosion (EDM) erzeugt die feinen Details und scharfen Kanten, die mit herkömmlichen Fräsern nicht erreichbar sind. Beide Verfahren sind notwendig.
Kaltkanalsysteme sind Standard. Das Material bleibt kühl, während es von der Spritzeinheit zum Formeinlass transportiert wird. Anschließend trifft es auf die heiße Form und härtet aus.
Phase 2: Materialvorbereitung & Dosierung
LSR wird in zwei Fässern geliefert. Komponente A enthält das Basispolymer und den Platinkatalysator. Komponente B enthält den Vernetzer und den Füllstoff. Die Maschine pumpt beide Komponenten. Ein statischer Mischer vermischt sie im präzisen Verhältnis 1:1. Es gelangt keine Luft hinein. Es kommt zu keiner Verunreinigung.
Die Spritzgießeinheit wird kalt sein, anstatt Raumtemperatur zu haben. Wenn sich das Material erwärmt, beginnt es vorzeitig auszuhärten.
Pigmente oder Zusatzstoffe werden im Mischprozess hinzugefügt. Die Injektionsvorrichtung passt Farbe, Schmierfähigkeit und antimikrobielle Eigenschaften gemäß den voreingestellten Standards an.
Phase 3: Einspritzen in die Form
Thermoplaste werden unter hohem Druck – Tausenden von PSI – eingespritzt. Silikonkautschuk wird mit niedrigem Druck verarbeitet (einige hundert PSI genügen). Das Material fließt leicht. Die Form benötigt keine hohe Schließkraft.
Das Kaltkanalsystem leitet das gemischte Flüssigsintermetall in die beheizten Kavitäten. Am Anguss steigt die Temperatur sprunghaft an. Die Aushärtung beginnt sofort.
Vor dem Einspritzen wird durch einen Vakuumanschluss die Luft aus dem Formhohlraum entfernt. Keine Luftblasen bedeuten keine Lunker. Keine Lunker bedeuten gleichbleibende mechanische Eigenschaften. Dieser Schritt trennt Qualitätsteile von Ausschuss.
Phase 4: Aushärtung (Vulkanisation)
Die Reaktion wird durch Wärme aktiviert. Die Formtemperatur liegt zwischen 150 °C und 200 °C. Der Platinkatalysator bewirkt die Vernetzung. Silikonketten verbinden sich miteinander. Die Flüssigkeit wandelt sich in ein festes Elastomer um.
Die Zykluszeiten sind kurz. Zehn Sekunden für ein dünnwandiges Teil. Neunzig Sekunden für ein dickes, komplexes Bauteil. Die meisten spritzgegossenen Silikonteile härten in weniger als einer Minute aus.
Phase 5: Entformung & Endbearbeitung
Der Auswurf ist heikel. Stifte würden das weiche Material durchstechen. Luftstöße heben das Teil aus der Kavität. Auswerferplatten drücken gleichmäßig von hinten. Keine Spuren. Keine Beschädigung.
Einige Teile werden direkt verpackt. Andere müssen nachgehärtet werden. Ein Ofen läuft zwei bis vier Stunden lang bei 150 °C bis 200 °C. Die Hitze vollendet die Vernetzungsreaktion. Die mechanischen Eigenschaften stabilisieren sich. Der Druckverformungsrest verbessert sich.
Automatisierung ist weit verbreitet. Roboter entnehmen die Teile aus der Form und legen sie auf Kühlgestelle. In vielen Fabriken läuft die Silikon-Spritzgießerei vollautomatisch. Das Material verhält sich gleichmäßig. Die Maschine wiederholt denselben Zyklus. Der Mensch muss lediglich überwachen und Material nachfüllen.
Wichtigste Vorteile des Spritzgussverfahrens für Silikonteile
Silikon-Spritzgießen ist nicht das günstigste Verfahren und auch nicht das schnellste. Bei den richtigen Anwendungen rechtfertigen die Vorteile jedoch die Kosten.
Hohe Präzision und komplexe Geometrien
Toleranzen bis zu ±0.01 mm sind Routine. Nichts Besonderes. Nicht schwierig. Dünne Wände, funktionale Hinterschneidungen und komplexe Oberflächenstrukturen kommen direkt aus der Form und sind sofort einsatzbereit.
Minimaler Abfall & kein Blitz
Das geschlossene Formsystem hält das Material zurück. Es tritt nur wenig überschüssiges Material aus. Was bedeutet das? Es lässt sich leicht abreißen. Die meisten spritzgegossenen Silikonteile benötigen keine Nachbearbeitung. Das Angusskanalsystem bleibt flüssig und wird beim nächsten Spritzguss wiederverwendet. Der Abfall ist nahezu null.
Schnelle Zykluszeiten
Fünfzehn bis sechzig Sekunden pro Schuss. Das beinhaltet Spritzgießen, Aushärten und Entformen. Dickere Teile benötigen mehr Zeit. Dünnere Teile sind im Nu fertig. Bei der Serienfertigung verändert diese Geschwindigkeit die Wirtschaftlichkeit grundlegend.
Vollautomatischer Prozess
Die Maschine dosiert und mischt die beiden Komponenten in einem geschlossenen Kreislauf. Das Mischungsverhältnis bleibt exakt. Das Kontaminationsrisiko sinkt, da kein Bediener offenes Material handhabt. Die Lohnkosten pro Teil sind sehr gering. Eine Person bedient mehrere Maschinen.
Hervorragende Materialeigenschaften
Temperaturbereich von -50 °C bis +230 °C. Autoklavierbar. Biokompatibel gemäß ISO 10993 für den medizinischen Kontakt. Beständig gegen Chemikalien, UV-Strahlung und Ozon. Geringer Druckverformungsrest. Das Bauteil behält auch nach jahrelanger Belastung seine ursprüngliche Form.
Minimale Schrumpfung
Nachgehärtete Teile schrumpfen um weniger als 0.5 %. Das ist stabil und vorhersehbar. Konstrukteure können sich auf die endgültigen Maße verlassen, ohne raten zu müssen.
Reinraumkompatibel
Silikon-Spritzguss erfolgt in Reinräumen der ISO-Klasse 7 oder 8. Keine Partikel. Keine Kontamination. Medizinische Implantate, Komponenten für die Medikamentenverabreichung und pharmazeutische Dichtungen sind direkt sterilisierbar.
Umspritzbarkeit
Die Maschine kann LSR direkt auf Kunststoff- oder Metalleinsätze injizieren. Das Silikon verbindet sich während des Aushärtens chemisch. Keine Klebstoffe. Keine Primer. Ein stabiler Griff mit Softgrip entsteht als einteiliges Bauteil. Ein medizinischer Stecker mit Silikondichtung über einem Metallstift wird komplett montiert geliefert. Das ist der Vorteil des Umspritzens.
Branchen, die spritzgegossene Silikonteile verwenden
Spritzgegossene Silikonteile sind allgegenwärtig. Ihre Materialeigenschaften eignen sich für bestimmte Anwendungen besser als jede Alternative. Hier erfahren Sie, wo sie eingesetzt werden.
Medizin & Gesundheitswesen
Atemmasken benötigen eine weiche Gesichtsabdichtung. Katheter erfordern glatte, biokompatible Oberflächen. Spritzendichtungen dürfen nicht undicht sein und keine Partikel abgeben. Komponenten implantierbarer Medizinprodukte erfordern absolute Reinheit und Langzeitstabilität. Griffe für chirurgische Instrumente erhöhen den Komfort, ohne Bakterien einzuschließen. Sauger für Babyflaschen und Schnuller bestehen aus Silikon, da dieses Material geschmacksneutral ist und kein Allergierisiko birgt.
Automobile und Elektrofahrzeuge
Motordichtungen und -dichtungen sind heißem Öl ausgesetzt. O-Ringe dichten Flüssigkeiten und Gase ab. Dichtungen für Hochspannungsstecker von Elektrofahrzeugen schützen die elektrischen Kontakte vor Feuchtigkeit. Schwingungsdämpfer werden zwischen Metallhalterungen montiert. Dichtungen für Akkus halten Wasser und Staub von Lithium-Ionen-Akkus fern. Im Motorraum ist Silikon langlebiger als Gummi.
Elektronik & Konsumgüter
Wasserdichte Dichtungen für Smartwatches und Smartphones schützen teure Elektronik vor Feuchtigkeit. Tastaturen und Knöpfe müssen sich angenehm weich anfühlen. Soft-Touch-Griffe sorgen für komfortables Halten von Werkzeugen und Geräten. Schutzhüllen und Kabelmanagement-Zubehör bestehen aus flexiblem und robustem Silikon. Das Bauteil muss Stürze unbeschadet überstehen und darf weder brechen noch reißen.
Lebensmittel und Babyprodukte
Backmatten und Spatel werden hohen Temperaturen ausgesetzt. Eiswürfelformen sind flexibel, ohne zu brechen. Verschlüsse für Lebensmittelbehälter gewährleisten luftdichte Aufbewahrung. Sauger für Babyflaschen und Beißringe werden in den Mund eingeführt. Die Einhaltung der FDA-Richtlinien ist obligatorisch. Keine giftigen Zusatzstoffe. Kein BPA. Keine Phthalate. Silikonkautschuk-Formteile erfüllen diese Anforderungen.
Industrie & Luft- und Raumfahrt
Industrielle Dichtungssysteme sind mit Chemikalien und Druck konfrontiert. Membranen steuern den Flüssigkeitsfluss. Dichtungen in der Luft- und Raumfahrt sind Kerosin und UV-Strahlung in großer Höhe ausgesetzt – Fluorsilikon-Dichtungen lösen dieses spezielle Problem. Dichtungen im Bauwesen befinden sich zwischen den Bauteilen. Komponenten zur Flüssigkeitssteuerung regulieren Wasser, Luft und aggressive Medien. Gemeinsames Merkmal ist die Langlebigkeit. Diese Teile verschleißen langsam.
Silikon-Spritzgießen im Vergleich zu anderen Fertigungsmethoden
Nicht jedes Silikonteil muss im Silikonspritzgussverfahren hergestellt werden. Es gibt andere Verfahren. Jedes hat seine Berechtigung. Die folgende Tabelle zeigt die jeweiligen Vor- und Nachteile.
| Faktor | LSR-Spritzguss | Formpressen | Spritzgießen |
| Zykluszeit | 15 – 60 Sekunden | 2 – 5 Minuten | 1 – 3 Minuten |
| Automation | Vollautomatische | Manuell oder halbautomatisch | Semi-automatische |
| Abfall / Verschnitt | Sehr niedrig (Kaltläufer) | Hoch (Blitz, Überlauf) | Moderat |
| Teilekomplexität | Hoch (Hinterschnitte, dünne Wände) | Niedrig bis mäßig | Moderat |
| Toleranzen | ±0.01 mm erreichbar | ±0.1 mm typisch | ±0.05 mm typisch |
| Werkzeugkosten | Hoch | Niedrig bis mäßig | Moderat |
| Volumeneignung | Hohes Volumen (10–Millionen) | Geringe bis mittlere Lautstärke | Geringe bis mittlere Lautstärke |
LSR-Spritzguss vs Formpressen
Das Formpressen ist eine altbewährte Methode. Ein vorgeformter Block aus massivem Silikonkautschuk (HCR) wird in eine offene Form gegeben. Die Form schließt sich. Hitze und Druck pressen das Material in den Formhohlraum. Der Bediener entfernt die Grate von Hand.
Silikonkautschuk-Spritzgießen durch Kompression ist bei kleinen Stückzahlen kostengünstig. Die Werkzeugkosten sind niedrig. Einfache Formen lassen sich gut verarbeiten. Allerdings sind die Zykluszeiten lang. Der Ausschuss ist hoch. Die Automatisierung ist schwierig. Bei komplexen Geometrien oder großen Stückzahlen ist Silikon-Spritzgießen die optimale Lösung. Das Teil ist sauber. Das Angusskanalsystem erzeugt keinen Materialverlust.
LSR-Spritzgießen vs. Transferformen
Das Transferformverfahren ist ein Hybridverfahren. Das Material befindet sich in einem Behälter über dem Formhohlraum. Ein Stempel drückt es durch einen Angusskanal in die Form. Dort härtet es aus. Der Bediener entnimmt das Formteil und die Materialreste.
Der Vorteil? Das Transferspritzgießen verarbeitet Einlegeteile besser als das Pressspritzgießen. Das Material fließt unter Druck in den Formhohlraum, nicht nur durch Pressen. Der Nachteil? Es entsteht Materialabfall. Anguss und Ausschuss bestehen aus ausgehärtetem Material, das nicht wiederverwendet werden kann. Die Zykluszeiten sind länger als beim Spritzgießen. Die Automatisierungsmöglichkeiten sind begrenzt. Für mittlere Stückzahlen mit Einlegeteilen ist das Transferspritzgießen sinnvoll. Für große Stückzahlen nicht.
LSR-Spritzgießen vs. 3D-Druck von Silikon
Silikon kann man mittlerweile per 3D-Druck herstellen. Die Technologie ist real. Allerdings ist der Prozess langsam. Die Herstellung eines einzelnen Teils dauert Stunden. Die Oberflächenbeschaffenheit ist rau. Die mechanischen Eigenschaften sind denen von Formteilen unterlegen.
Wann ist 3D-Druck die richtige Wahl? Für Prototypen, Einzelteile und Designs, die sich wöchentlich ändern. Wann ist Silikonspritzguss die richtige Wahl? Für die Serienfertigung, für Stückzahlen ab einigen Hundert, für Teile mit engen Toleranzen oder glatter Oberfläche sowie für Anwendungen, bei denen das Teil jahrelang zuverlässig funktionieren muss.
Konstruktionsüberlegungen für spritzgegossene Silikonteile
Die Konstruktion für Silikon-Spritzguss unterscheidet sich von der Konstruktion für Kunststoff. Die Regeln überschneiden sich zwar, aber die Unterschiede sind entscheidend.
Mindestwandstärke
Dünne Wände sind kein Problem. Silikon fließt gut. Für kleine Teile reichen mindestens 0.5 mm. Größere Teile benötigen mehr – 1.0 mm bis 1.5 mm. Bei einer Wandstärke unter 0.4 mm füllt das Material den Hohlraum möglicherweise nicht vollständig aus, bevor die Aushärtung beginnt. Es besteht die Gefahr von Kurzschlüssen und unvollständigen Teilen.
Entformungswinkel
Silikon ist flexibel und dehnbar. Das ist hilfreich. Dennoch ist der Entformungswinkel wichtig. Ein bis zwei Grad genügen meist. Bei tiefen Kavitäten oder strukturierten Oberflächen sollten Sie ihn erhöhen. Drei Grad. Vielleicht sogar fünf. Das Teil muss sich ohne Einreißen entformen lassen. Der Formenkonstrukteur wird es Ihnen danken.
Scharfe Ecken vermeiden
Scharfe Innenkanten konzentrieren die Spannung. Das Teil reißt dort. Es reißt beim Entformen. Es reißt im Gebrauch. Fügen Sie einen Radius hinzu. Mindestens 0.3 mm. 0.5 mm sind besser. Der Formenbauer kann einen Radius ohnehin leichter schneiden als eine scharfe Kante.
Integration von Hinterschnitten
Hier unterscheidet sich Silikon von Kunststoff. Hinterschnitte sind nicht zwangsläufig problematisch. Das Bauteil ist flexibel. Es kann sich über einen Kern dehnen oder aus einer Form herausbrechen. Es gibt jedoch Grenzen. Der Hinterschnitt muss flach genug sein, um sich ohne bleibende Verformung lösen zu lassen. Eine gute Faustregel? Die Hinterschnitttiefe sollte maximal die Hälfte der Wandstärke betragen. Testen Sie dies in der Konstruktion. Simulieren Sie das Entformen. Raten Sie nicht.
Platzierung der Trennlinie
Die Trennlinie ist die Stelle, an der die beiden Formhälften aufeinandertreffen. Bei Silikonteilen bildet sich dort ein dünner Grat. Dieser lässt sich in der Regel entfernen. Die Positionierung ist jedoch wichtig. Die Trennlinie sollte nicht auf sichtbaren Oberflächen oder Dichtflächen liegen. Platzieren Sie sie an einer Kante oder Ecke, wo der Grat leicht entfernt werden kann.
Entlüftungsanforderungen
Silikon schließt Luft ein. Die Form benötigt Entlüftungsöffnungen – winzige Kanäle, durch die die Luft entweichen kann, während sich das Material im Formhohlraum ausbreitet. Ohne Entlüftungsöffnungen bilden sich Luftblasen. Das Bauteil sieht unsauber aus und kann im Betrieb versagen. Die Entlüftungstiefe ist entscheidend. Ist sie zu gering, kann die Luft nicht entweichen. Ist sie zu groß, tritt Silikon aus und es entsteht ein Grat. Die Standardentlüftungstiefe für spritzgegossene Silikonteile liegt bei 0.01 mm bis 0.02 mm. Das ist extrem gering und erfordert eine präzise Formenherstellung.
Befolgen Sie diese Regeln. Die Form funktioniert. Die Teile lassen sich sauber entformen. Die Ausschussquote bleibt niedrig. Ignorieren Sie sie, wird das Spritzgießen von Silikonkautschuk zu einer Fehlersuche statt zu einem Produktionsprozess.
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Unsere Kernfertigungskapazitäten
Spritzguss
- Flüssigsilikonkautschuk (LSR)-Injektion Formteil für Medizinprodukte, Automobilprodukte, Elektronikprodukte und Konsumgüter
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Zertifizierungen, die wichtig sind
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| Zertifizierungsanforderungen | Geltungsbereich |
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Diese Zertifizierungen bedeuten, dass Sie darauf vertrauen können, dass NOBLE Teile liefert, die strengen regulatorischen Anforderungen entsprechen, egal ob Sie im medizinischen, Automobil-, Elektronik- oder Industriesektor tätig sind.
FAQ
Für diesen Abschnitt wird Schema-Markup empfohlen.
Kann jedes Silikon spritzgegossen werden?
Nein. Nur flüssiges Silikonkautschuk (LSR) mit niedriger Viskosität eignet sich für das Silikonspritzgießen. Feste HCR-Silikone erfordern stattdessen das Press- oder Transferformverfahren.
Wie lange sind LSR-Formen haltbar?
Eine fachgerecht gefertigte Stahlform kann 500,000 bis über 1,000,000 Teile herstellen. Die Lebensdauer der Form hängt von der Teilekomplexität, der Abrasivität des Materials und der Wartungsqualität ab.
Ist LSR-Spritzgießen teuer?
Die Werkzeugkosten sind hoch, aber die Stückkosten sinken bei größeren Stückzahlen deutlich. Bei hohen Produktionsmengen wird das Verfahren sehr wirtschaftlich.
Wie hoch ist Ihre Mindestbestellmenge?
Wir haben keine feste Mindestbestellmenge, aber geringe Stückzahlen unter 1,000 Teilen rechtfertigen die Investition in Werkzeuge selten. Viele Lieferanten bevorzugen Serien von 5,000 bis 10,000 Teilen oder mehr.
Lässt sich LSR auf Kunststoff umspritzen?
Ja. LSR verbindet sich während der Aushärtung chemisch mit bestimmten technischen Kunststoffen. Bei korrekter Materialauswahl ist kein Klebstoff erforderlich.
Ist LSR lebensmittelecht und für medizinische Zwecke geeignet?
Viele LSR-Sorten sind FDA-konform für den Lebensmittelkontakt und nach ISO 10993 für medizinische Zwecke zertifiziert. Prüfen Sie stets die spezifische Zertifizierung der jeweiligen Sorte für die angestrebte Anwendung.
Worin unterscheidet sich platinvernetztes Silikon von peroxidvernetztem Silikon?
Platinvernetztes Silikon verwendet einen Edelmetallkatalysator und erzeugt keine Nebenprodukte, wodurch es sauberer und biokompatibel ist. Peroxidvernetztes Silikon hinterlässt chemische Spuren und wird selten für medizinische oder Lebensmittelanwendungen eingesetzt.
