Optimale Auslegung von Anguss und Angusskanal

Inhalt

Vorwort

1. Überblick über Angusssysteme und Anschnittpositionierung

1.1? Angusssysteme in der ­primären Trennebene

1.2? Angusssysteme in einer parallelen Trennebene

1.2.1?Kaltkanalsysteme

1.2.2?Heißkanalsysteme

1.3? Kombinationen aus Heiß- und Kaltkanalsystemen

1.4? Gestaltung des Anschnitts

2. Rheologie der Kunststoffe

2.1? Vergleich von laminarer und turbulenter Strömung

2.2?Quellströmung

2.3?Einflussfaktoren der Viskosität

2.3.1?Viskositätsmodelle

2.3.2?Nicht-newtonsche Fluide

2.3.3?Temperatur

2.3.4?Druck

2.4? Kompressi­bi­lität der Schmelze

2.5? Bestimmung der Fließ­eigen­schaften der Schmelze

3. Einfluss des Füll- und Verdichtungsvorgangs auf das Material und das Formteil

3.1? Einfluss der Verarbeitung auf die Viskosität

3.1.1? Thermisches Gleichgewicht der Schmelze – Wärmeverlust durch Wärmeleitung und Schererwärmung

3.1.2?Entwicklung einer erstarrten Randschicht

3.2? Einflussfaktoren beim Materialabbau von Kunst­stoffen

3.2.1?Übermäßige Scherbelastung

3.2.2?Übermäßige Temperaturbelastung

3.3? Einfluss der Füllgeschwindig­keit auf den Fülldruck

3.4? Nachdruck- oder Verdichtungs­phase

3.4.1? Thermische Schwindung bei Abkühlen des Kunststoffs

3.4.2? Ausgleich der volumetrischen Schwindung durch Kompensationsströmung

3.4.3? Druckverteilung während der Verdichtungs­phase

3.4.4? Einfrieren des Anschnitts

3.5? Auswirkungen der Schmelze­strömung auf das Material und das Formteil

3.5.1?Schwindung

3.5.1.1?Volumenschwindung

3.5.1.2?Schwindung durch Orientierung

3.5.2? Entwicklung von Eigenspannungen und Verzug

3.5.2.1? Verzug und Eigenspannungen durch ungleich­mäßige Schwindung der Bauteilseiten

3.5.2.2? Verzug und Eigenspannungen durch ungleich­mäßige Schwindung in bestimmten Bereichen

3.5.2.3? Verzug und Eigenspannungen durch ungleich­mäßige Schwindung aufgrund von Orientierung

3.5.3? Einfluss der Orientierung auf die physikalischen Eigenschaften

3.6?Tempern von Formteilen

3.7?Zusammenfassung

4. Auswahl des Anspritzpunkts und Spritzgießstrategien

4.1? Überlegungen zur Auswahl des Anspritzpunkts

4.2? Gestaltungs- und Verfahrens­richtlinien für das Spritzgießen

4.2.1? Bauteilgestaltung mit gleichbleibender Wanddicke

4.2.2? Anwendung allgemeiner Richtlinien für die Gestaltung von Spritzgießteilen

4.2.3? Vermeidung der Schmelzeströmung aus dünnen Bereichen in dicke Bereiche

4.2.4? Aufbau eines einfachen Strömungsmusters in der Kavität

4.2.5? Vermeidung von Lufteinschlüssen

4.2.6?Filmscharniere

4.2.7?Balancierte Füllung des Werkzeugs

4.2.7.1?Lage des Anschnitts innerhalb einer Kavität

4.2.7.2?Mehrfachwerkzeuge

4.2.8? Gleichmäßige Werkzeug- und Schmelze­temperaturen

4.2.9?Vermeidung von Fließnähten

4.2.10?Vermeidung von Fließverzögerung

4.2.11? Begrenzung der Reibungswärme der Schmelze

4.2.12? Minimierung des Volumens der Anguss­kanäle bei Kaltkanalsystemen

4.2.13?Vermeidung übermäßiger Scherung

4.2.14? Vermeidung übermäßiger Scherspannungen, Erzeugung gleichmäßiger Scherspannungen

5. Systeme zur Verteilung der Schmelze im Werkzeug

5.1? Grundlagen für die Gestaltung von Fließkanälen

5.2? Übersicht des Schmelzeverteilungssystems

5.2.1?Maschinendüse

5.2.1.1?Filterdüsen

5.2.1.2?Statische Mischer

5.2.2?Angusskegel

5.2.3?Angussverteiler

5.2.4?Anschnitt

5.3? Schmelzeströmung im Schmelzeverteilungssystem

5.3.1? Aufbereitung der Schmelze in der Spritzgießmaschine

5.3.1.1?Druckaufbau durch die Spritzgießmaschine

5.3.1.2?Strömung durch ein Angusssystem

5.3.2? Einfluss der Temperatur auf die Schmelzeströmung

5.3.2.1?Temperatur der Schmelze

5.3.2.2?Werkzeugtemperatur

5.3.3?Vergleich von Kalt- und Heißkanalsystemen

5.3.4? Druckverlust innerhalb des Schmelzeverteilungssystem (Düse, Angusskegel, Angusskanal, Anschnitt und Kavität)

5.4?Simulation des Füllvorgangs

5.5? Querschnitt des Angusssystems

5.5.1?Effizienz des Angusskanals

5.5.2?Druckverlauf im Angusssystem

5.5.2.1? Vergleich der Strömung in Heiß- und Kaltkanalsystemen

5.5.3? Einfluss des Angusssystems auf die Zykluszeit

5.5.3.1? Kühlzeit des Kaltkanalsystems und des Angusskegels

5.5.3.2?Heißkanalsysteme

5.5.4? Gegenüberstellung von Angusssystemen mit konstantem und variablem Durchmesser

5.6? Gestaltung des Angusssystems für scher- und temperaturempfindliche Materialien

5.7?Auslegung des Angusssystems

5.7.1?Geometrisch balancierte Angusssysteme

5.7.2? Geometrisch nicht balancierte Angusssysteme

5.7.3? Vergleich des Angusssystems mit Reihenanordnung mit dem geometrisch balancierten Angusssystem

5.7.3.1?Fließwegverhältnis

5.7.3.2? Abweichungen der Schmelzeeigenschaften in unbalancierten Werkzeugen

5.7.3.3?Künstliche Balancierung von Angusssystemen

5.7.3.4? Reduziert ein künstlich balanciertes Angusssystem das Angussvolumen?

5.7.4?Familienwerkzeuge

6. Ungleichmäßige Schmelzeeigenschaften in Mehrfachwerkzeugen

6.1? Ursachen für ungleichmäßige Werkzeugfüllung

6.1.1? Ungleichgewichte, die durch das Angusssystem entstehen

6.1.2? Ungleichgewichte, die nicht durch die Auslegung des Angusssystems verursacht werden

6.2? Auswirkungen der Ungleichgewichte auf den Prozess, die Produkteigenschaften und die Produktivität

6.3? Scherinduzierte Ungleichgewichte in geometrisch balancierten Angusssystemen

6.3.1? Entstehung und Aufteilung abweichender Schmelzeeigenschaften in einem Angusssystem

6.3.2? Ungleichmäßige Kavitätenfüllung durch Aufteilung von Schmelzeschichten in verzweigten Angusssystemen

6.3.3? Scherinduzierte Ungleichgewichte in der Schmelze in Etagenwerkzeugen

6.3.4? Entstehung von Abweichungen innerhalb einer Kavität

6.3.4.1?Verzug

6.3.4.2?Kernversatz

6.3.4.3? Auswirkungen auf konzentrische Teile

6.3.5? Alternative Theorien zur Ursache der Ungleichgewichte bei der Formfüllung

6.3.5.1?Ungleichmäßige Werkzeugkühlung

6.3.5.2?Werkzeugdurchbiegung

6.3.5.3?Auswirkungen von Ecken

6.3.5.4? Schmelzedruck als Ursache ungleichmäßiger Füllung

6.4? Auslegung von Angusssystemen

6.4.1? Bestimmung verschiedener Fließgruppen in geometrisch balancierten Angusssystemen

6.4.2? Scheinbar geometrisch balancierte Angusssysteme

6.5? Auswirkungen scherinduzierter Abweichungen der Schmelzeeigenschaften auf zweistufige Spritzgießverfahren

6.5.1?Gas-Innendruck-Spritzgießen

6.5.2?Zwei-Komponenten-Spritzgießen

6.5.3? Spritzgießen von geschäumten Kunststoffen

6.6? Kosten durch ungleichmäßige Schmelzeeigenschaften

7. Erfolgreiches Spritzgießen trotz scherinduzierter Abweichungen der Schmelzeeigenschaften

7.1?Statische Mischer

7.2?Künstliche Balancierung

7.2.1? Gleichmäßige Füllung durch Anpassung der Größen von Fließkanälen und Anschnitten

7.2.2? Gleichmäßige Füllung durch Anpassung der Temperaturen

7.3? Schmelze-Rotations-Technik

7.3.1? Schmelze-Rotations-Technik in Heißkanalwerkzeugen

7.3.2? Schmelze-Rotations-Technik in Kaltkanalwerkzeugen

7.3.3? Schmelze-Rotations-Technik bei Ungleichgewichten innerhalb einer Kavität

7.3.4? Mehrachsige Symmetrien in der Schmelze

7.3.5? Verstellbares rheologisches Kontrollsystem (In-Mold Adjustable Rheological Control, iMARC)

7.3.5.1?3D-Spritzgießen

7.4? Schmelze-Rotations-Technik zur Regelung zweistufiger Spritzgießverfahren

7.5? Steuerung des Verzugs durch Schmelze-Rotations-Technik

7.5.1?Entstehung des Verzugspotentials

7.5.2? Kontrollierter Verzug durch Schmelze-Rotations-Technik

7.5.3?Neue Anwendungen für das 3D-Molding

8. Kaltkanalwerkzeuge

8.1?Angusskegel

8.1.1?Kalter Angusskegel

8.1.2?Heißer Angusskegel

8.2?Kaltkanalsysteme

8.2.1? Wichtige Überlegungen zur Bearbeitung des Kaltkanalsystems

8.2.2?Dimensionierung von Fließkanälen

8.2.3?Entlüftung

8.2.4?Auswerfen des Angusssystems

8.2.4.1?Angusszieher

8.2.4.2?Sekundäre Angusskegel

8.2.4.3?Angusskanäle

8.2.5?Pfropfenfänger

8.3? Angusssysteme für Dreiplattenwerkzeugen mit Kaltkanalsystem

8.4?Anschnittgestaltung

8.4.1?Stangenanguss

8.4.2?Seitenanschnitt

8.4.3?Bandanschnitt

8.4.4?Filmanschnitt

8.4.5?Ringanschnitt

8.4.6?Schirmanschnitt

8.4.7?Tunnelanschnitt

8.4.8?Gebogener Tunnelanschnitt

8.4.9?Innen liegender Tunnelanschnitt

8.4.10?Punktanschnitt

8.4.11?Meißelförmiger Anschnitt

8.4.12?Anschnitt mit Überlauf

8.5? Einfluss des Anschnittdurchmessers bei Mehrfachwerkzeugen

8.5.1?Untersuchung 1

8.5.2?Untersuchung 2

8.5.3?Messtoleranzen

9. Heißkanalwerkzeuge

9.1?Übersicht

9.1.1? Vor- und Nachteile von Heißkanalsystemen

9.1.1.1?Vorteile von Heißkanalsystemen

9.1.1.2?Nachteile von Heißkanalsystemen

9.1.1.3? Zusammenfassung der Merkmale verschiedener Angusssysteme

9.2? Vergleich der Heißkanalsysteme für Mehrfachwerkzeuge

9.2.1? Außenbeheizung von Verteiler und Düsen

9.2.2? Extern beheizter Verteiler mit innenbeheizter Düse

9.2.3?Innenbeheizung von Verteiler und Düse

9.2.4?Isoliertes Verteiler- und Düsensystem

9.3?Etagenwerkzeuge

10. Gestaltung des Fließkanals bei Heißkanalsystemen

10.1? Gestaltungregeln für balanciertes Spritzgießen

10.2?Querschnittsform

10.3?Ecken

10.4?Einfluss des Durchmessers

10.4.1?Druck

10.4.2?Regelung des Einspritzvorgangs

10.4.3?Farbwechsel

10.4.4?Materialwechsel

11. Düsen und Anschnitte für Heißkanalsysteme

11.1?Heißkanaldüsen

11.1.1?Außenbeheizte Düsen

11.1.2?Innenbeheizte Düsen

11.1.3?Wärmeleitende Düsen

11.2?Punktanschnitte

11.3? Überlegungen zur Gestaltung des Anschnitts

11.3.1?Einfrieren des Anschnitts

11.3.2?Fadenbildung und Nachtropfen

11.3.3?Verdichtung

11.3.4?Mechanische Verschlussdüsen

11.3.4.1?Sequentielle Nadelverschlussdüsen

11.3.5?Anschnitte mit thermischem Verschluss

11.3.6?Heißer Seitenanschnitt

11.3.7?Düsen mit mehreren Spitzen

12. Thermische Auslegung von Heißkanalsystemen

12.1?Heizelemente

12.1.1?Heizwendeln

12.1.2?Heizbänder

12.1.3?Rohrheizkörper

12.1.4?Heizpatronen

12.1.5?Wärmerohr-Technik

12.2?Temperaturregelung

12.2.1?Thermoelemente

12.2.2?Temperaturregler

12.3?Strombedarf

12.4? Thermische Isolation von Heißkanalsystemen

12.5? Temperaturregelung am Anschnitt

12.5.1?Anschnittheizung

12.5.2?Anschnittkühlung

13. Mechanische Aspekte beim Betrieb von Heißkanalsystemen

13.1?Montage und Leckage

13.1.1?Auslegung des Systems

13.1.2? Bearbeitung und Montage von Heißkanalsystemen

13.2? Verformung des Werkzeugs und der Maschine

13.3? Vorgehensweisen bei der Inbetriebnahme

13.4?Farb- und Materialwechsel

13.5?Anschnitte

13.5.1?Angussrest

13.5.2?Verstopfung

13.5.3?Verschleiß

13.6?Wartung

14. Vorgehensweise bei der ­Gestaltung des Angusssystems – Zusammenfassung

14.1?Anzahl der Anschnitte

14.2? Position des Anschnitts am Bauteil

14.2.1?Ästhetik

14.2.2? Einfluss auf Schwindung, Verzug und Eigenspannungen

14.2.2.1?Orientierung

14.2.2.2? Volumenschwindung in einzelnen Bauteil­bereichen

14.2.2.3?Ungleichmäßige Füllung

14.2.3?Strukturelle Aspekte

14.2.3.1?Spannungen im Anschnittbereich

14.2.3.2?Fließorientierung

14.2.4?Anspritzen an schwer zugänglichen Stellen

14.3?Anordnung der Kavität

14.4?Material

14.5?Freistrahlbildung

14.6? Dicke und dünne Bereiche des Spritzgießteils

14.6.1?Volumenschwindung

14.6.2?Fließverzögerung

14.7?Anzahl der Kavitäten

14.8?Produktionszahlen

14.9?Präzisionsspritzgießen

14.10?Farbwechsel

14.11?Materialwechsel

14.12?Einmahlen von Angüssen

14.13?Dicke der Spritzgießteile

14.13.1?Dünnwandige Spritzgießteile

14.13.2?Dickwandige Spritzgießteile

14.14?Größe des Spritzgießteils

14.15?Erfahrung der Mitarbeiter

14.16? Handhabung nach dem Spritzgießen

14.17? Spannungsprobleme im Bauteil und im Anschnitt

14.18? Kombination von Heißkanal- und Kaltkanalsystemen

14.19? Zweistufige Spritzgießverfahren

15. Fehlerbehebung

15.1?5 Step Process

15.1.1? Scherinduzierte Ungleichgewichte in geometrisch balancierten Angusssystemen

15.1.2?Abweichungen im Werkzeug

15.1.3?Kühlwirkung

15.1.4?Heißkanalsysteme

15.1.5?Zusammenfassung der Versuchsergebnisse

15.1.6?Anwendung des 5 Step Process

15.2? Leitlinien zur Problembehandlung beim Spritzgießen

15.3? Einrichtung des Spritzgießprozesses in zwei Stufen

15.4?Übersetzungsverhältnis

15.5? Beschreibung des Fließverhaltens in einem Spritzgießwerkzeug

15.6? Liste amorpher und teilkristalliner Kunststoffe

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