Tiefziehen Kunststoff

Der Ablauf des Tiefziehverfahrens folgt einem klar strukturierten Prozess, bei dem das thermoplastische Halbzeug schrittweise erwärmt, umgeformt und anschließend weiterverarbeitet wird. Die einzelnen Prozessschritte sind dabei aufeinander abgestimmt und ermöglichen eine reproduzierbare sowie wirtschaftliche Herstellung von Kunststoffbauteilen.

Das Vakuumtiefziehen ist eine zentrale Verfahrensvariante des Kunststoff-Tiefziehens und stellt im industriellen Umfeld die maßgebliche Technologie zur Herstellung technischer Kunststoffbauteile dar. Als Teil des Thermoformens basiert das Verfahren auf der Umformung erwärmter Kunststoffplatten mithilfe von Vakuum.

Im Gegensatz zum Verpackungsthermoformen liegt der Fokus beim industriellen Vakuumtiefziehen auf funktionalen Bauteilen mit definierten Wandstärken, hohen Anforderungen an Stabilität sowie spezifischen geometrischen Eigenschaften.

Typisch für das industrielle Vakuumtiefziehen sind Bauteile mit großen Abmessungen, hoher Flächenabdeckung und vergleichsweise geringem Gewicht. Das Verfahren ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung sowohl von Einzelteilen und Kleinserien als auch von Serienbauteilen.

Viele thermoplastische Kunststoffe eignen sich sehr gut zum Tiefziehen. Es gibt eine Vielzahl von Materialien, die zu unterschiedlichsten Tiefziehteilen verarbeitet werden können. Typische Kunststoffe sind beispielsweise ABS, PS, HIPS, PC, PMMA, PP, PE oder ASA.

Die für diese Anwendungen eingesetzten Kunststoffplatten bieten ein breiteres Spektrum an Oberflächen, Farben und funktionalen Eigenschaften. Je nach Material sind sie witterungsbeständig, schlagzäh oder chemikalienresistent und ermöglichen eine hohe Gestaltungsfreiheit.

Darüber hinaus lassen sich mit den Kunststoffplatten vielfältige Materialkombinationen realisieren – etwa UV-stabile Oberflächen mit schlagzähen Trägerschichten oder recycelte Platten mit Deckschichten aus Neuware. Dadurch ist das Verfahren flexibel im Materialeinsatz und ermöglicht auch nachhaltige Lösungen.

Die Werkstoffauswahl ermöglicht eine gezielte Abstimmung auf mechanische, thermische und optische Anforderungen des Bauteils. In Kombination mit einer materialgerechten Konstruktion lassen sich wirtschaftliche und funktionsgerechte Lösungen realisieren. Entscheidend ist dabei das Umformverhalten des Materials im jeweiligen Temperaturbereich sowie dessen Streck- und Fließverhalten während des Umformprozesses.

Die Kunststoffe auf einen Blick:

• ABS: Vielseitiger Standardwerkstoff für technische Bauteile im Innenbereich mit guten mechanischen Eigenschaften und wirtschaftlicher Verarbeitung.
• ABS-PMMA: Für hochwertige Sichtteile im Außenbereich mit hohen Anforderungen an Oberflächenqualität, UV-Beständigkeit und Kratzfestigkeit.
• ABS-ASA / ASA: Für langlebige Außenanwendungen mit hoher UV- und Witterungsbeständigkeit sowie dauerhafter Farb- und Formstabilität.
• PC-ABS: Für Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an Schlagzähigkeit, Temperaturbeständigkeit und Brandschutz, insbesondere im Fahrzeug- und Schienenbereich.
• PMMA: Für transparente oder optisch anspruchsvolle Bauteile mit hoher Lichtdurchlässigkeit und UV-Beständigkeit, jedoch begrenzter Schlagzähigkeit.
• PC: Für sicherheitsrelevante Bauteile mit hoher Schlagzähigkeit und Temperaturbeständigkeit, insbesondere bei mechanischer Belastung.
• PP / PE: Für funktionale Bauteile mit hoher chemischer Beständigkeit, geringem Gewicht und wirtschaftlicher Herstellung, vor allem im Innenbereich oder in chemisch belasteten Umgebungen.
• HIPS: Für wirtschaftliche Anwendungen mit geringeren mechanischen Anforderungen und guter Oberflächenqualität im Innenbereich.
• PVC: Für formstabile und chemikalienbeständige Bauteile, insbesondere im Innenbereich oder geschützten Außenbereich.
• ABS-TPU: Für Bauteile mit zusätzlichen Anforderungen an Haptik, Rutschfestigkeit und Oberflächenkomfort.
• ABS/PVDF: Für anspruchsvolle Anwendungen mit hohen Anforderungen an chemische Beständigkeit, Hygiene und Reinigungsfähigkeit, beispielsweise in der Medizintechnik.

Nachfolgend stellen wir Ihnen verschiedene Thermoplaste vor, die für das Tiefziehen geeignet sind.

Das Tiefziehwerkzeug ist ein zentrales Element im Tiefziehprozess und bestimmt maßgeblich die Geometrie, Oberflächenqualität und Wirtschaftlichkeit des Bauteils. Es formt das erwärmte Kunststoffhalbzeug in die gewünschte Kontur und beeinflusst damit direkt die Qualität des Endprodukts.

Der Aufbau und die Ausführung des Werkzeugs werden individuell an das Material, die Bauteilgeometrie sowie die geplante Stückzahl angepasst. Dabei reicht das Spektrum von einfachen Einzelwerkzeugen bis hin zu komplexen Mehrfachwerkzeugen für die Serienfertigung.

Werkzeuge für das Kunststoff-Tiefziehen werden häufig aus Aluminium oder aus Modellbauwerkstoffen wie Ureol gefertigt und mittels moderner CNC-Technik hergestellt. Dadurch lassen sich Anpassungen und Änderungen vergleichsweise schnell und wirtschaftlich umsetzen.

Im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren sind Tiefziehwerkzeuge mit geringeren Investitionskosten verbunden. Zudem ist der Verschleiß in der Regel gering, wodurch sich das Verfahren besonders für Kleinserien und mittlere Stückzahlen eignet.

Die vergleichsweise geringen Werkzeugkosten ermöglichen eine hohe Flexibilität in der Produktentwicklung und machen das Tiefziehen besonders attraktiv für Prototypen und Kleinserien.

Es gibt zwei grundlegende Werkzeugvarianten: Positiv- und Negativwerkzeuge.

Beim Tiefziehen mit einem Positivwerkzeug wird das Material über das Werkzeug gezogen. Die Innenseite des Bauteils ist die maßhaltige Seite und damit besonders relevant für Montagesituationen mit engen Toleranzen. Die Außenseite bleibt werkzeugabgewandt und dient der Optik. Dadurch bleiben Oberflächenstruktur und Oberflächenqualität der Kunststoffplatte weitgehend erhalten.

Beim Tiefziehen mit einem Negativwerkzeug wird das Material in das Werkzeug gezogen. In diesem Fall ist die Außenseite des Bauteils die maßhaltige Seite. Durch den direkten Werkzeugkontakt übernimmt das Material exakt die Werkzeugoberfläche. Dadurch lassen sich auch scharfkantige Geometrien (z. B. Schriftzüge) und definierte Oberflächenstrukturen realisieren.

Durch die Kombination beider Varianten können Bauteile unabhängig von der Materialausgangsstärke passgenau gefertigt und anschließend miteinander verklebt oder verschweißt werden.