Schließkraft im Spritzguss richtig berechnen und Maschinen passend auslegen

Die Schließkraft gehört zu den wichtigsten Kennwerten bei der Auswahl einer Spritzgießmaschine. Während des Einspritzvorgangs gelangt die aufgeschmolzene Kunststoffmasse mit hohem Druck in die Kavität des Werkzeugs. Dieser Innendruck wirkt auf die gesamte Fläche, die das Formteil in Schließrichtung aufweist, und versucht dabei, die beiden Werkzeughälften auseinanderzudrücken. Die Maschine muss dieser Kraft zuverlässig entgegenwirken. Ist ihre Schließkraft zu gering, kann sich das Werkzeug an der Trennebene leicht öffnen und flüssiger Kunststoff tritt aus. Am fertigen Bauteil entsteht dadurch unerwünschter Grat, der zusätzliche Nacharbeit verursacht oder das Teil sogar unbrauchbar macht.

Eine unnötig große Spritzgießmaschine ist allerdings ebenfalls nicht immer die beste Wahl. Sie verursacht meist höhere Maschinenstundensätze, benötigt mehr Energie und kann längere Trockenlaufzeiten haben. Ziel einer sinnvollen Auslegung ist daher nicht die maximal verfügbare Tonnage, sondern eine Maschinengröße, die den tatsächlichen Bedarf mit einer angemessenen Reserve abdeckt. Grundlage der Berechnung sind die Projektionsfläche, der angenommene Werkzeug-Innendruck und ein Sicherheitsfaktor.

Für die Ermittlung gilt die Formel: F in Kilonewton entspricht der Projektionsfläche A in Quadratzentimetern, multipliziert mit dem Werkzeug-Innendruck p in bar, dem Faktor 0,01 und dem Sicherheitsfaktor S. Vereinfacht geschrieben lautet sie: F = A × p × 0,01 × S. Zur Projektionsfläche gehören nicht nur die sichtbaren Flächen sämtlicher Formteile in Schließrichtung, sondern auch Angüsse und gegebenenfalls Verteilerbereiche. Bei Werkzeugen mit mehreren Kavitäten müssen alle einzelnen Flächen zusammengerechnet werden.

Eine praktische Hilfe für die schnelle Auslegung ist der Schließkraft-Rechner unter kunststoff-profi.de/markt/rechner/werkzeug-schliesskraft. Dort können Projektionsfläche, Werkzeug-Innendruck und Sicherheitsfaktor direkt eingegeben werden. Das Ergebnis erscheint in Kilonewton, metrischen Tonnen und US-Tonnen, sodass sich auch unterschiedlich ausgewiesene Maschinenangebote besser vergleichen lassen. Darüber hinaus nennt das Werkzeug eine passende Maschinengröße mit Reserve und erläutert die zugrunde liegende Berechnung. Der Rechner wurde laut Quellenangabe im Mai 2026 redaktionell geprüft und eignet sich vor allem für eine erste technische Orientierung.

Besondere Aufmerksamkeit verlangt der Werkzeug-Innendruck, denn dieser Wert ist keine unveränderliche Materialeigenschaft. Er hängt neben dem verwendeten Polymer auch von Wandstärke, Fließweg, Bauteilgeometrie, Massetemperatur, Werkzeugtemperatur und Anschnittlage ab. Für leichtfließende Standardkunststoffe wie Polyethylen oder Polypropylen werden häufig Richtwerte von etwa 300 bis 400 bar angesetzt. Bei ABS oder Polystyrol können ungefähr 400 bis 500 bar erforderlich sein. Technische beziehungsweise gefüllte Kunststoffe wie Polyamid, Polycarbonat oder glasfaserverstärkte Materialien erreichen häufig 500 bis 700 bar oder mehr.

Dünne Wandstärken und lange Fließwege erhöhen den notwendigen Druck deutlich. Muss die Schmelze durch enge Querschnitte bis in weit entfernte Bereiche der Kavität gelangen, steigt der Strömungswiderstand. Auch eine ungünstige Position des Anschnitts kann den erforderlichen Einspritzdruck erhöhen. Ein zentraler oder strömungsgünstig platzierter Anschnitt verkürzt dagegen den längsten Fließweg und kann die benötigte Tonnage reduzieren. Die Schließkraft sollte deshalb niemals ausschließlich anhand des Werkstoffnamens festgelegt werden.

Der Sicherheitsfaktor gleicht Schwankungen im Prozess und bei den Materialchargen aus. In der Praxis werden häufig Werte zwischen 1,1 und 1,3 verwendet. Ein Beispiel verdeutlicht die Berechnung: Bei einer Projektionsfläche von 200 Quadratzentimetern, einem angenommenen Innendruck von 500 bar und einem Sicherheitsfaktor von 1,2 ergibt sich eine benötigte Schließkraft von 1.200 Kilonewton. Das entspricht ungefähr 122,4 metrischen Tonnen. Mit einer zusätzlichen Reserve könnte eine Maschine mit rund 135 Tonnen oder die nächstgrößere marktübliche Baugröße ausgewählt werden.

Bei einem größeren ABS-Gehäuse mit 300 Quadratzentimetern Projektionsfläche, 450 bar Innendruck und einem Sicherheitsfaktor von 1,25 ergibt die Formel rund 1.688 Kilonewton. Umgerechnet sind das etwa 172 Tonnen Schließkraft. Für ein solches Projekt käme beispielsweise eine Maschine der 180- oder 200-Tonnen-Klasse infrage. Die endgültige Auswahl hängt jedoch zusätzlich vom verfügbaren Säulenabstand, der Werkzeughöhe, dem Öffnungsweg und dem benötigten Auswerferhub ab.

Auch Schussgewicht und Plastifizierleistung dürfen nicht außer Acht gelassen werden. Eine Maschine kann zwar genügend Schließkraft bieten, aber dennoch ungeeignet sein, wenn das erforderliche Schussvolumen nicht zur Schnecke passt. Ebenso muss das Werkzeug zwischen die Holme und auf die Aufspannplatten passen. Zur professionellen Maschinenauswahl gehört daher immer eine gemeinsame Betrachtung von Schließeinheit, Spritzeinheit, Werkzeugabmessungen und Prozessanforderungen.

Die berechnete Tonnage bleibt letztlich ein Richtwert. Der tatsächliche Kavitätsdruck kann von den angenommenen Werten erheblich abweichen. Bei technisch anspruchsvollen Bauteilen, engen Toleranzen, dünnen Wänden oder teuren Werkzeugen empfiehlt sich deshalb eine Füllsimulation mit geeigneter Software. Alternativ können Werkzeugbauer, Materiallieferanten oder Maschinenhersteller belastbare Prozessdaten liefern.

Eine sorgfältige Schließkraftberechnung verhindert sowohl zu schwach als auch unnötig groß ausgelegte Maschinen. Wer Projektionsfläche, Innendruck und Sicherheitszuschlag realistisch bestimmt, schafft eine solide Grundlage für gratfreie Formteile und wirtschaftliche Produktionsprozesse. Der Rechner unterstützt dabei den ersten Vergleich, ersetzt jedoch nicht die abschließende technische Prüfung unter realen Produktionsbedingungen.