Der Wasserinjektions-Spritzguss (WAIM) ist ein Verfahren, bei dem nach dem Einspritzen der Kunststoffschmelze Wasser in den noch plastischen Kernbereich eingebracht wird. Das Wasser verdrängt Material im Inneren und erzeugt einen Hohlkanal, ähnlich wie beim gasassistierten Spritzgießen, jedoch mit anderen physikalischen Eigenschaften. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit von Wasser wird die Schmelze lokal sehr schnell gekühlt. WAIM wird auch als Wasserassistiertes Spritzgießen oder Wasserinnendrucktechnik bezeichnet.
In der Kunststofftechnik wird WAIM eingesetzt, wenn hohle Strukturen mit guter Innenoberfläche und hoher Prozessstabilität gefordert sind. Häufige Bauteile sind Rohr- und Kanalgeometrien, Griffe oder tragende Profile, bei denen Gewicht und Materialverbrauch reduziert werden sollen. Der schnelle Wärmeentzug kann die Zykluszeit senken, weil dickwandige Bereiche schneller erstarren. Gleichzeitig wirkt der Innendruck während der Wasserphase packend auf die Außenhaut, was Einfallstellen und Verzug verringern kann, sofern die Prozessführung stimmt.
Typische Anwendungen sind technische Profile, Leitungen oder Bauteile mit langen, gleichmäßigen Hohlkanälen. WAIM kann besonders interessant sein, wenn eine definierte Kanalführung benötigt wird und die Bauteilgeometrie dafür ausgelegt ist. Im Werkzeugbau sind dafür spezielle Komponenten notwendig, etwa robuste Dichtsysteme, Wasserinjektionsnadeln und eine sichere Ableitung des verdrängten Materials. Wichtig ist außerdem das Management des Wassers im Prozess, inklusive Druckaufbau, Haltephase und Entleerung, damit keine Restfeuchte im Bauteil verbleibt.
Die zentralen Einflussgrößen sind Material, Wandaufbau und die Prozessparameter für Einspritzen und Wasserinjektion. Der Vorfüllgrad mit Schmelze, der Startzeitpunkt der Injektion und der Wasserdruck bestimmen, ob sich ein stabiler Hohlkanal bildet. Auch die Werkzeugtemperierung spielt eine Rolle, obwohl Wasser selbst stark kühlt. Bei manchen Kunststoffen kann die abrupte Abkühlung zu Spannungen führen, was sich auf Maßhaltigkeit und Langzeitverhalten auswirkt. Zudem muss die Außenhaut ausreichend dick und homogen sein, damit sie dem Innendruck standhält.
Typische Fehlerbilder sind ungleichmäßige Kanalführung, lokale Durchbrüche, innere Riefen oder Oberflächenstörungen durch instabile Verdrängung. Auch Verzug kann auftreten, wenn die Kühlung asymmetrisch ist oder wenn der Hohlkanal zu nahe an Funktionsflächen liegt. Ein weiteres Risiko ist Restwasser oder Feuchtigkeit, die bei bestimmten Anwendungen problematisch sein kann. Ursachen liegen häufig in einer ungünstigen Geometrie, falschen Druckprofilen oder unzureichender Werkzeugabdichtung.
Für die Auslegung ist es sinnvoll, Hohlkanalbereiche klar zu definieren und Übergänge so zu gestalten, dass der Wasserkanal nicht in dünnwandige Zonen „ausbricht“. Radien, gleichmäßige Wandstärken und eine passende Anschnittlage unterstützen eine stabile Außenhaut, bevor Wasser injiziert wird. Außerdem sollte die Werkzeugtechnik auf Dauerbetrieb ausgelegt sein, weil Dichtungen und Injektionssysteme stark beansprucht werden. Wenn diese Punkte stimmen, kann WAIM hohle Spritzgussteile mit guter Oberfläche, geringer Masse und stabiler Fertigung ermöglichen.
