Spritzguss vs Extrusion: Welches Kunststoff-Verfahren wann?
Funktionsprinzipien im Vergleich
Spritzguss: Granulat wird in einer Schnecke aufgeschmolzen, dosiert und in eine geschlossene, gekühlte Form (Werkzeug) eingespritzt. Nach Erstarrung öffnet das Werkzeug, das Bauteil wird ausgeworfen. Diskontinuierliches, taktbasiertes Verfahren mit Zykluszeiten 5–120 s.
Extrusion: Granulat wird in einer Schnecke aufgeschmolzen und kontinuierlich durch eine formgebende Düse gepresst. Das Profil wird kalibriert (Vakuum-Kalibrierhülsen) oder direkt gekühlt und auf Länge geschnitten. Kontinuierliches Verfahren mit Geschwindigkeiten 0,5–500 m/min je nach Profil.
Beide Verfahren basieren auf der gleichen Hauptkomponente: einer Plastifizierschnecke (Schraube), die Material aufschmilzt und fördert. Der Unterschied liegt in der Formgebung — beim Spritzguss in eine geschlossene Form, bei der Extrusion durch eine offene Düse mit nachgelagerter Kalibrierung und Abkühlung.
Geometrische Möglichkeiten und Grenzen
Die Geometrie ist das wichtigste Auswahlkriterium:
- Spritzguss: Beliebige 3D-Geometrien möglich — Hinterschnitte (mit Schiebern), kleine Wandstärkenvariationen, integrierte Funktionselemente (Schraubdome, Filmscharniere, Schnapphaken). Wandstärke typisch 1–4 mm. Maße bis ca. 1 m × 1 m × 0,5 m mit 3.000-Tonnen-Maschinen.
- Extrusion: Nur Profile mit konstantem Querschnitt über die Länge. Komplexe Querschnitte mit mehreren Hohlkammern möglich (Fensterprofile, Wellrohre). Profile bis ca. 2 m breit (Plattenextrusion) und 800 mm Durchmesser (Großrohre). Länge praktisch unbegrenzt (kontinuierlich).
Hybride Verfahren kombinieren beide Welten: Coextrusion (mehrere Materialien gleichzeitig in einer Düse, z.B. Mehrschicht-Folien), Profil-Spritzguss (Spritzguss von extrusionsähnlichen Langprofilen), Inline-Thermoformen (extrudierte Folie wird direkt thermogeformt zu Bechern).
Wirtschaftlichkeit und Stückzahlen
Die Wirtschaftlichkeit hängt stark von Stückzahlen ab:
| Aspekt | Spritzguss | Extrusion |
|---|---|---|
| Werkzeugkosten | 50.000–500.000 € (1-Kavität bis Großwerkzeug) | 5.000–50.000 € pro Düse |
| Maschinenkosten | 100.000–2.000.000 € | 300.000–2.500.000 € (Linie) |
| Zykluszeit | 5–120 s pro Bauteil | kontinuierlich, m/min |
| Wirtschaftlich ab | 10.000+ Stück (Werkzeugkosten) | fast immer wirtschaftlich |
| Bauteilkosten typisch | 0,01–10 € (großserienabhängig) | €/m oder €/kg-basis |
| Stückkosten-Sensitivität | hoch (Werkzeug + Zyklen) | niedrig (Materialkosten dominieren) |
Materialwahl — was passt für welches Verfahren?
Praktisch alle Thermoplaste lassen sich in beiden Verfahren verarbeiten, aber mit Schwerpunkten:
- Spritzguss-Standard: ABS, PP, PA, POM, PC, PMMA — alle mit guter Schmelzfließfähigkeit (MFR 5–25 g/10 min) und ausreichender Schmelzefestigkeit für die Werkzeugfüllung.
- Extrusion-Standard: PE-HD/LD/LLDPE, PP, PVC-U/P, PET, PA, PC — bevorzugt mit hoher Schmelzefestigkeit (niedrige MFR 0,3–3 g/10 min) für stabile Profile und Folien.
- Reine Spritzguss-Materialien: Hochviskose technische Compounds (PA-GF, POM-CF) für komplexe Funktionsbauteile.
- Reine Extrusions-Materialien: PVC-U mit hoher Schmelzefestigkeit (für Fensterprofile), PE-100 für Druckrohre, EVOH für Barriere-Coextrusion.
Die Materialwahl erfolgt immer in Abstimmung Verarbeiter-Materialhersteller, weil die Compound-Variante entscheidend ist (Spritzguss-Typ vs. Extrusions-Typ desselben Polymers können sehr unterschiedlich sein).
Auswahlmatrix für die Verfahrenswahl
Konkrete Entscheidungskriterien:
- Spritzguss wählen, wenn: Diskrete Bauteile mit komplexer 3D-Geometrie, Stückzahlen >10.000/Jahr, Werkzeuginvestition refinanzierbar, hohe Maßgenauigkeit (±0,1 mm) gefordert, integrierte Funktionselemente notwendig.
- Extrusion wählen, wenn: Bauteil hat konstanten Querschnitt über die Länge, gewünschte Länge variabel (Meterware), Stückzahlen niedrig oder kontinuierliche Produktion, Profile/Rohre/Folien gewünscht.
- Thermoformen statt Spritzguss: Bei dünnwandigen Großteilen (Trays, Verpackungsschalen) — günstigere Werkzeuge.
- Blasformen statt Spritzguss: Bei Hohlkörpern (Flaschen, Tanks).
- 3D-Druck statt Spritzguss: Bei Stückzahlen <100, Prototypen, kundenindividuellen Bauteilen.
Spritzguss und Extrusion ergänzen sich oft im selben Produkt: das Fensterprofil wird extrudiert, die Eckverbinder werden gespritzt. Das Stoßstangenträger-Innenteil wird gespritzt, die EPDM-Dichtungen werden extrudiert.
Häufige Fragen
Weiterführend: Siehe verlinkte Material- und Verfahrensseiten unten.