Günter Spur
Handbuch Urformen
Vorwort der Bandherausgeber
6
Inhaltsverzeichnis
8
Die Herausgeber
26
Autorenverzeichnis
28
I
I
32
32
1
1
34
34
1.1 Technologische und wirtschaftliche Aspekte
1.1 Technologische und wirtschaftliche Aspekte
1.1.1 Einführung in die Technologie des Gießens
1.1.1 Einführung in die Technologie des Gießens
1.1.1.1 Die Bedeutung der Gießereitechnik
38
1.1.1.2 Übersicht der Form- und Gießverfahren
41
1.1.1.3 Der Gießereibetrieb im wirtschaftlichen Umfeld
43
1.1.2 Wirtschaftliche Bedeutung der Gießereiindustrie
44
1.2 Grundlagen des Gießens
48
1.2.1 Erstarrung
48
1.2.1.1 Entstehung des Gussgefüges
48
1.2.1.2 Erstarrungsmorphologie
49
1.2.2 Schmelzebehandlung
52
1.2.2.1 Kornfeinung, Impfen
52
1.2.2.2 Schmelzezusätze zur Gefügebeeinflussung
1.2.2.2 Schmelzezusätze zur Gefügebeeinflussung
1.2.2.2.1 Schmlzezusätze zur Gefügebeeinflussung von Aluminium-Legierungen
1.2.2.2.1 Schmlzezusätze zur Gefügebeeinflussung von Aluminium-Legierungen
1.2.2.2.2 Schmelzezusätze zur Gefügebeeinflussung von Gusseisen-Legierungen
55
1.2.2.3 Schmelzereinigung
56
1.2.3 Gießeigenschaften
59
1.2.3.1 Formfüllungsvermögen
59
1.2.3.2 Fließvermögen
61
1.2.3.3 Speisungsvermögen
62
1.2.3.4 Warmrissneigung
65
1.2.3.5 Gasaufnahme, Oxidationsneigung
67
1.2.4 Gieß-, Anschnitt- und Speisungstechnik
67
1.2.4.1 Gieß- und Anschnitttechnik
68
1.2.4.2 Speisungstechnik
70
1.3 Gusswerkstoffe
73
1.3.1 Eisenbasis-Gusswerkstoffe
74
1.3.1.1 Eisen-Kohlenstoff-Diagramm
75
1.3.1.1.1 Einflüsse von Kohlenstoff, Silicium und Phosphor auf die grundlegenden Erstarrungsvorgänge von Eisenbasis-Gusswerkstoffen
1.3.1.1.1 Einflüsse von Kohlenstoff, Silicium und Phosphor auf die grundlegenden Erstarrungsvorgänge von Eisenbasis-Gusswerkstoffen
1.3.1.1.2 Einflüsse von Legierungs- und Spurenelementen auf die eutektische Erstarrung
79
1.3.1.1.3 Einflüsse von Legierungs- und Spurenelementen auf die eutektoide Umwandlung
80
1.3.1.1.4 Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit
80
1.3.1.2 Stahlguss
82
1.3.1.3 Gusseisen mit Lamellengraphit
85
1.3.1.4 Gusseisen mit Kugelgraphit
87
1.3.1.5 Sonderwerkstoffe auf der Basis von Gusseisen mit Kugelgraphit
1.3.1.5 Sonderwerkstoffe auf der Basis von Gusseisen mit Kugelgraphit
1.3.1.6 Gusseisen mit Vermiculargraphit
89
1.3.1.7 Temperguss
89
1.3.1.8 Verschleißbeständige weiße Gusseisenwerkstoffe
1.3.1.8 Verschleißbeständige weiße Gusseisenwerkstoffe
1.3.2 Nichteisen-Gusswerkstoffe
92
1.3.2.1 Aluminiumbasis-Gusswerkstoffe
92
1.3.2.1.1 Legierungssysteme
93
1.3.2.1.1.1 Das System AlSi
94
1.3.2.1.1.2 Das System AlMg
98
1.3.2.1.1.3 Das System AlCu
99
1.3.2.1.1.4 Das System AlZn
99
1.3.2.1.1.5 Das System AlLi
100
1.3.2.1.1.6 Einfluss der bedeutsamsten Begleitelemente auf die Eigenschaften von Aluminiumgusslegierungen
1.3.2.1.1.6 Einfluss der bedeutsamsten Begleitelemente auf die Eigenschaften von Aluminiumgusslegierungen
1.3.2.1.2 Einfluss des Gießverfahrens auf die Gefügebildung
1.3.2.1.2 Einfluss des Gießverfahrens auf die Gefügebildung
1.3.2.1.3 Bezeichnungssystematik der Aluminiumgusswerkstoffe
1.3.2.1.3 Bezeichnungssystematik der Aluminiumgusswerkstoffe
1.3.2.1.4 Korrosionsverhalte von Aluminiumgusslegierungen
1.3.2.1.4 Korrosionsverhalte von Aluminiumgusslegierungen
1.3.2.2 Magnesiumbasis-Gusswerkstoffe
106
1.3.2.3 Kupferbasis-Gusswerkstoffe
111
1.3.2.3.1 Gießverfahren
114
1.3.2.3.2 Besonderheiten
114
1.3.2.3.3 Produktbeispiele
116
1.3.2.4 Zinkbasis-Gusswerkstoffe
117
1.3.2.5 Zinnbasis-Gusswerkstoffe
119
1.3.2.6 Titanbasis-Gusswerkstoffe
120
1.3.2.6.1 Einsatz von Titanwerkstoffen
120
1.3.2.6.2 Historie von Titan undTitanlegierungen
120
1.3.2.6.3 Metallurgie des Titans
120
1.3.2.6.4 Titanschmelzen
122
1.3.2.6.5 Titanfeinguss
122
1.3.2.6.6 alpha-case
123
1.3.2.6.7 Gussteilnachbehandlung
123
1.3.2.6.8 Thermische Nachbehandlung von Titanwerkstoffen
1.3.2.6.8 Thermische Nachbehandlung von Titanwerkstoffen
1.3.2.7 Nickelbasis-Gusswerkstoffe
124
1.3.2.8 Kobaltbasis-Gusswerkstoffe
126
1.3.2.9 Gusswerkstoffe
1.3.2.9 Gusswerkstoffe
127
127
1.3.2.9.1 Implantate
127
1.3.2.9.2 Normenübersicht für Implantatwerkstoffe
1.3.2.9.2 Normenübersicht für Implantatwerkstoffe
1.3.2.9.3 Kunstguss
127
1.3.2.9.4 Schmuckguss
128
1.3.3 Verbundguss und gegossene Verbundwerkstoffe
1.3.3 Verbundguss und gegossene Verbundwerkstoffe
1.3.3.1 Verbundguss
129
1.3.3.2 Gegossene Verbundwerkstoffe
130
1.3.4 Konstruieren mit Gusswerkstoffen
1.3.4 Konstruieren mit Gusswerkstoffen
1.3.4.1 Werkstoffbedingte Einflussgrössen, Wanddickenabhängigkeit und Warmrissempfindlichkeit
1.3.4.1 Werkstoffbedingte Einflussgrössen, Wanddickenabhängigkeit und Warmrissempfindlichkeit
1.3.4.2 Verfahrensbedingte Einflussgrößen, Hinterschneidung, Formschrägen, Bearbeitungszugaben, Toleranzen, Eigenspannungen
1.3.4.2 Verfahrensbedingte Einflussgrößen, Hinterschneidung, Formschrägen, Bearbeitungszugaben, Toleranzen, Eigenspannungen
1.3.4.3 Werkstoffkenndaten
138
1.4 Technologie des Schmelzens und Gießens
1.4 Technologie des Schmelzens und Gießens
1.4.1 Kupolofen
143
1.4.1.1 Stoff- und Energiebilanz
144
1.4.1.1.1 Stoffbilanz
144
1.4.1.1.2 Energiebilanz
145
1.4.1.2 Auslegung und Betrieb eines Kupolofens
1.4.1.2 Auslegung und Betrieb eines Kupolofens
1.4.1.2.1 Ofendaten
146
1.4.1.2.2 Schmelzleistung
147
1.4.1.2.3 Windmenge
147
1.4.1.2.4 Durchgasung
148
1.4.1.2.5 Vorwärmung
148
1.4.1.2.6 Kohlenstoffaufnahme
149
1.4.1.2.7 Windgeschwindigkeit in den Düsen
149
1.4.1.3 Ofensysteme und Gesamtanlagen
150
1.4.1.3.1 Kaltwindofen mit Langzeitfutter
150
1.4.1.3.2 Warmwindofen mit Langzeitfutter
151
1.4.1.3.3 Heißwindkupolofen mit Langzeitfutter
1.4.1.3.3 Heißwindkupolofen mit Langzeitfutter
1.4.1.3.4 Heißwindkupolofen ohne Futter
152
1.4.1.3.5 Heißwindkupolofen im Hüttenwerk
152
1.4.1.3.6 Erdgasofen mit Langzeitfutter
153
1.4.1.3.7 Shuttle-Kupolofen
154
1.4.1.3.8 Vergleich der Betriebsdaten
154
1.4.1.4 Prozessleittechnik
155
1.4.1.5 Umweltschutz
157
1.4.1.5.1 Staubemissionen
157
1.4.1.5.2 Schwefel- undStickoxidemissionen
157
1.4.1.5.3 Dioxine und Furane
157
1.4.1.5.4 CO2-Emissionen
158
1.4.1.5.5 Beste verfügbare Techniken
159
1.4.2 Lichtbogenofen
159
1.4.2.1 Einleitung
159
1.4.2.2 Aufbau
160
1.4.3 Induktionsofen
166
1.4.3.1 Arbeitsweise und Aufbau von Induktionsofenanlagen
1.4.3.1 Arbeitsweise und Aufbau von Induktionsofenanlagen
1.4.3.1.1 Arbeitsweise und Ofentypen
166
1.4.3.1.2 Gesamtaufbau
168
1.4.3.2 Energieversorgung
168
1.4.3.3 Auslegung und Gestaltung der Schaltanlage
1.4.3.3 Auslegung und Gestaltung der Schaltanlage
1.4.3.4 Wirkungsgrad und Energieeffizienz
173
1.4.3.5 Prozessleittechnik
177
1.4.3.6 Feuerfeste Zustellung
179
1.4.3.7 Sicherheitseinrichtungen
180
1.4.3.8 Einsatzkriterien
182
1.4.3.8.1 Auswahl des Ofentyps
182
1.4.3.8.2 Baugrößen und Leistungsdaten
183
1.4.4 Widerstandsöfen zum Schmelzen, Warmhalten und Gießen
1.4.4 Widerstandsöfen zum Schmelzen, Warmhalten und Gießen
1.4.4.1 Physikalisches Wirkprinzip
191
1.4.4.2 Aufbau von Widerstandsöfen
191
1.4.4.3 Betrieb
194
1.4.5 Herdschmelzofen und Schachtschmelzofen
1.4.5 Herdschmelzofen und Schachtschmelzofen
1.4.5.1 Verfahrensprinzip
195
1.4.5.2 Metallurgie
198
1.4.5.3 Ofenbetrieb
199
1.4.6 Schmelzetransport
202
1.4.7 Gießeinrichtungen und Dosiertechnik
1.4.7 Gießeinrichtungen und Dosiertechnik
1.4.7.1 Manuelles Gießen mit Gießpfannen
206
1.4.7.2 Automatisiertes Gießen mit Gießlöffeln
1.4.7.2 Automatisiertes Gießen mit Gießlöffeln
1.4.7.3 Automatisiertes Gießen mitbeheizten Gießeinrichtungen
208
1.5 Gussteilfertigung mit verlorenen Formen
1.5 Gussteilfertigung mit verlorenen Formen
1.5.1 Modellbau
214
1.5.1.1 Aufbau und Konstruktion von Modellen für das Gießen
1.5.1.1 Aufbau und Konstruktion von Modellen für das Gießen
1.5.1.2 Modellbauwerkstoffe
217
1.5.1.3 Modellherstellung
221
1.5.2 Formstoffe
224
1.5.2.1 Formgrundstoffe
224
1.5.2.2 Formstoffbinder und -härter
226
1.5.2.3 Formzusatz- und Hilfsstoffe
227
1.5.3 Herstellung verlorener Formenund Kerne unter Verwendung von Dauermodellen
1.5.3 Herstellung verlorener Formenund Kerne unter Verwendung von Dauermodellen
1.5.3.1 Formverfahren mit mechanischer Verdichtung – Verdichtungsformverfahren
1.5.3.1 Formverfahren mit mechanischer Verdichtung – Verdichtungsformverfahren
1.5.3.2 Formverfahren mit chemischer Härtung
1.5.3.2 Formverfahren mit chemischer Härtung
1.5.3.3 Formverfahren mit physikalischer Verfestigung
1.5.3.3 Formverfahren mit physikalischer Verfestigung
1.5.4 Herstellung verlorener Formen mit verlorenen Modellen
1.5.4 Herstellung verlorener Formen mit verlorenen Modellen
1.5.4.1 Vollformgießen
255
1.5.4.1.1 Varianten des Vollformgießens
256
1.5.4.1.2 Das Lost Foam Verfahren
256
1.5.4.1.3 Wirtschaftliche Bedeutung des Lost Foam-Verfahrens
1.5.4.1.3 Wirtschaftliche Bedeutung des Lost Foam-Verfahrens
1.5.4.2 Feingussverfahren
260
1.5.5 Rapid Prototyping mit Formstoffen
1.5.5 Rapid Prototyping mit Formstoffen
1.5.6 Niederdruck-Sandgießen
276
1.5.7 Formstoffregenerierung
279
1.6 Gussteilfertigung mit Dauerformen
1.6 Gussteilfertigung mit Dauerformen
1.6.1 Formenbau
284
1.6.1.1 Aufbau und Konstruktion von Dauerformen
1.6.1.1 Aufbau und Konstruktion von Dauerformen
1.6.1.2 Werkstoffe für Dauerformen und deren Wärmebehandlung
1.6.1.2 Werkstoffe für Dauerformen und deren Wärmebehandlung
1.6.1.3 Fertigung und Oberflächenbehandlung von Dauerformen
1.6.1.3 Fertigung und Oberflächenbehandlung von Dauerformen
1.6.1.4 Wartung von Dauerformen
303
1.6.2 Kokillengießverfahren
305
1.6.3 Niederdruck-Gießverfahren
319
1.6.3.1 Grundlagen und Prozessablauf
319
1.6.3.2 Niederdruck-Kokillenguss für Nichteisenmetalle
1.6.3.2 Niederdruck-Kokillenguss für Nichteisenmetalle
1.6.4 Druckgießen
328
1.6.4.1 Verfahrensprinzip
329
1.6.4.1.1 Kalt- und Warmkammerverfahren
329
1.6.4.1.2 Formfüllvorgang
336
1.6.4.1.3 Gießsysteme für das Druckgießen
343
1.6.4.1.4 Entlüftung der Druckgießformund Gießen mit Vakuum
345
1.6.4.2 Aufbau der Druckgießmaschinen
346
1.6.4.3 Anwendungsgebiete
353
1.6.4.4 Vacuralgießen
356
1.6.4.5 Thixogießen
357
1.6.4.6 Squeeze Casting
359
1.6.5 Schleudergießen
360
1.6.5.1 Das Schleudergieß-Verfahren
360
1.6.5.1.1 Prinzip und Verfahren
360
1.6.5.1.2 Gießprozess
361
1.6.5.1.3 Erstarrung
362
1.6.5.1.4 Schleudergieß-Formen
363
1.6.5.1.5 Formbeschichtung
363
1.6.5.1.6 Eigenschaften des Schleudergieß-Verfahrens
363
1.6.5.1.7 Anwendungen und Produkte
364
1.6.5.2 Das Schleuderformgieß-Verfahren
364
1.6.5.2.1 Prinzip und Verfahren
364
1.6.5.2.2 Gießprozess
364
1.6.5.2.3 Formen
364
1.6.5.2.4 Eigenschaften des Schleuderformgießverfahrens
1.6.5.2.4 Eigenschaften des Schleuderformgießverfahrens
1.6.5.2.5 Anwendungen und Produkte
365
1.6.5.3 Zentrifugieren
365
1.6.5.3.1 Prinzip und Verfahren
365
1.6.5.3.2 Gießprozess
365
1.6.5.3.3 Formen
365
1.6.5.3.4 Eigenschaften, Anwendungen und Produkte
1.6.5.3.4 Eigenschaften, Anwendungen und Produkte
1.6.6 Stranggießen
366
1.6.6.1 Geschichte und Stand des Stranggießens
1.6.6.1 Geschichte und Stand des Stranggießens
1.6.6.2 Stranggießen von Stahl
368
1.6.6.2.1 Stranggießen von Stahl mit oszillierender Kokille
1.6.6.2.1 Stranggießen von Stahl mit oszillierender Kokille
1.6.6.2.2 Sonderformen von Stahlstranggießanlagen
1.6.6.2.2 Sonderformen von Stahlstranggießanlagen
1.6.6.3 Stranggießen von Gusseisen
372
1.6.6.4 Stranggießen von Aluminium
372
1.6.6.4.1 Horizontalguss
372
1.6.6.4.2 Vertikalguss von Walzbarren
373
1.6.6.4.3 Vertikalguss von Rundbarren
376
1.6.6.4.4 Dünnbandgießen
377
1.6.6.5 Strangguss von Kupfer
377
1.7 Gussnachbearbeitung und Fertigstellung der Gussteile zum Versand
1.7 Gussnachbearbeitung und Fertigstellung der Gussteile zum Versand
1.7.1 Entformen, Entsanden, Entzundern
1.7.1 Entformen, Entsanden, Entzundern
1.7.2 Trennen von Anschnitt- und Speisersystem
1.7.2 Trennen von Anschnitt- und Speisersystem
1.7.3 Entgraten der Gussteile
386
1.7.4 Gussfehlerausbesserung
387
1.7.5 Wärmebehandeln und Beschichten
1.7.5 Wärmebehandeln und Beschichten
1.8 Qualitätssicherung und Simulation
1.8 Qualitätssicherung und Simulation
1.8.1 Simulation: Der Blick in dieZukunft
394
1.8.2 Physikalische Grundlagen des Gießens
1.8.2 Physikalische Grundlagen des Gießens
1.8.2.1 Modelle und Physik: vereinfachte Abbilder der Realität
1.8.2.1 Modelle und Physik: vereinfachte Abbilder der Realität
1.8.2.2 Die Methoden
397
1.8.3 Prozessbeschreibung
398
1.8.3.1 Die Basis des Verfahrens –
1.8.3.1 Die Basis des Verfahrens –
398
398
1.8.3.2 Simulation in der Arbeitsvorbereitung
1.8.3.2 Simulation in der Arbeitsvorbereitung
400
400
1.8.3.3 Spannungen und Verzug
401
1.8.3.4 Die Vielfalt von Gusswerkstoffen
404
1.8.4 Anforderungen des Prozesses
406
1.8.4.1 Beispiel Dauerformverfahren
406
1.8.4.2 Kein Gussteil ohne Form –
1.8.4.2 Kein Gussteil ohne Form –
407
407
1.8.4.3 Die Prozesskette
408
1.8.5 Gießtechnische Optimierung
409
1.8.6 Entwicklungs- und Optimierungswerkzeug Simulation
1.8.6 Entwicklungs- und Optimierungswerkzeug Simulation
1.8.6.1 Potenziale der Integration in die Prozess-Entwicklungskette
1.8.6.1 Potenziale der Integration in die Prozess-Entwicklungskette
1.8.6.2 Einsparpotenziale durch Simulation
413
1.8.7 Voraussetzungen für erfolgreiche Nutzung
1.8.7 Voraussetzungen für erfolgreiche Nutzung
1.8.7.1 Hardware
413
1.8.7.2 Unverzichtbare Voraussetzungen:
1.8.7.2 Unverzichtbare Voraussetzungen:
415
415
1.8.7.3 Simulation im gesamten Unternehmen
1.8.7.3 Simulation im gesamten Unternehmen
1.9 Produktplanung und Kalkulation in der Gießerei
1.9 Produktplanung und Kalkulation in der Gießerei
1.9.1 Bedeutung der Arbeits- und Ressourcenplanung im ERP/PPS-System
1.9.1 Bedeutung der Arbeits- und Ressourcenplanung im ERP/PPS-System
1.9.2 Gießereitypische Anforderungen an die Produktplanung
1.9.2 Gießereitypische Anforderungen an die Produktplanung
1.9.3 Angebotskalkulation, Auftragsvorkalkulation
1.9.3 Angebotskalkulation, Auftragsvorkalkulation
1.9.4 Planungssystematik in einem gießereitypischen MES/PPSSystem
1.9.4 Planungssystematik in einem gießereitypischen MES/PPSSystem
1.9.5 Rückmeldungen und Nachkalkulation im integrierten System
1.9.5 Rückmeldungen und Nachkalkulation im integrierten System
2
2
430
430
2.1 Bedeutung der Pulvermetallurgie und Einteilung der Werkstoffe
2.1 Bedeutung der Pulvermetallurgie und Einteilung der Werkstoffe
2.2 Herstellung der
2.2 Herstellung der
436
436
2.3 Eigenschaften der Sinterpulver
2.3 Eigenschaften der Sinterpulver
2.3.1 Physikalische Eigenschaften
438
2.3.1.1 Spezifische Oberfläche
439
2.3.1.2 Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung
2.3.1.2 Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung
2.3.1.3 Teilchenform
439
2.3.1.4 Härte
439
2.3.2 Technologische Eigenschaften
440
2.4 Formgebung und Sinterung
2.4 Formgebung und Sinterung
2.4.1 Möglichkeiten der Formgebung
2.4.1 Möglichkeiten der Formgebung
2.4.1.1 Schüttsinterung
441
2.4.1.2 Axiale Presstechnik
442
2.4.1.3 Warmpresstechnik
445
2.4.1.4 Kaltisostatische Presstechnik
446
2.4.1.5 Heißisostatisches Verdichten
446
2.4.1.6 Pulvermetallurgisches Spritzgießen
446
2.4.1.7 Pulverwalzen
448
2.4.1.8 Schlickergießen
448
2.4.2 Verfahren der Sinterung
448
2.4.2.1 Phänomenologie der Sintertechnik
448
2.4.2.2 Sinteratmosphären
449
2.4.2.3 Anlagen für den Sinterprozess
449
2.4.3 Verfahren unter Anwendung von Druck und Temperatur
2.4.3 Verfahren unter Anwendung von Druck und Temperatur
2.4.3.1 Pulverschmieden
450
2.4.3.2 Heißisostatisches Pressen
451
2.4.3.3 Strangpressen
451
2.4.3.4 Sprühkompaktieren
451
2.4.3.5 Hochgeschwindigkeitsverdichten
451
2.4.4 Nachbearbeitung der Formkörper
2.4.4 Nachbearbeitung der Formkörper
2.4.4.1 Kalibrieren
451
2.4.4.2 Entgraten
452
2.4.4.3 Spanende Bearbeitung
452
2.4.4.4 Infiltration und Imprägnation
453
2.4.4.5 Metallische Überzüge
454
2.4.4.6 Beschichtungen aus der Gasphase
454
2.4.4.7 Randschichtverfestigung
454
2.4.4.8 Oberflächenumschmelzen
455
2.4.4.9 Wärmebehandlung
455
2.4.5 Fügen von Sintereisen undSinterstahl
455
2.5 Eigenschaften von Sinterwerkstoffen
2.5 Eigenschaften von Sinterwerkstoffen
2.5.1 Ausbildung der Werkstoffeigenschaften
2.5.1 Ausbildung der Werkstoffeigenschaften
2.5.2 Ausbildung der Oberfläche
457
2.5.3 Erzielbare Toleranzen
458
2.5.4 Härte von porösen Werkstoffen
2.5.4 Härte von porösen Werkstoffen
2.5.5 Festigkeitseigenschaften
460
2.6 Beispielhafte Anwendungen von Sinterwerkstoffen
2.6 Beispielhafte Anwendungen von Sinterwerkstoffen
2.6.1 Sinterfilter
465
2.6.2 Sintergleitlager
466
2.6.3 Axial gepresste Formteile
467
2.6.3.1 Niedriglegierte Werkstoffe
467
2.6.3.2 Weichmagnetische Werkstoffe
471
2.6.3.3 Soft Magnetics Composites (SMC)
471
2.6.4 Friktionswerkstoffe
472
2.6.5 MIM-Bauteile
473
2.6.5.1 Niedriglegierte FeNiCr-Stähle
473
2.6.5.2 Säure- und laugenbeständiger Stahl
474
2.6.5.3 Hitzebeständiger Stahl
475
2.6.5.4 Verschleißbeständiger Stahl
475
2.6.5.5 Weichmagnetischer FeSi-Werkstoff
476
2.6.5.6 Hochwarmfeste Ni-Basislegierung
476
2.6.5.7 Hartmetalle
476
2.6.5.8 Zweikomponentenbauteile
477
2.7 Zusammenfassung und Ausblick
2.7 Zusammenfassung und Ausblick
II
II
480
480
1 Einführung in die Urformtechnik von Kunststoffen
1 Einführung in die Urformtechnik von Kunststoffen
1.1 Einleitung
484
1.2 Aufbau der Kunststoffe
484
1.2.1 Makromolekularer Aufbau der Kunststoffe
1.2.1 Makromolekularer Aufbau der Kunststoffe
1.2.2 Herstellung von Polymeren
485
1.2.2.1 Polymerisation
485
1.2.2.2 Polyaddition
487
1.2.2.3 Polykondensation
487
1.2.3 Bindungskräfte in Polymeren
488
1.3 Einteilung der Kunststoffe
489
1.3.1 Thermoplaste
490
1.3.1.1 Grundsätzliche Eigenschaften thermoplastischer Kunststoffe
1.3.1.1 Grundsätzliche Eigenschaften thermoplastischer Kunststoffe
1.3.1.2 Unterteilung nach Morphologie bzw. Ordnungszustand
1.3.1.2 Unterteilung nach Morphologie bzw. Ordnungszustand
1.3.1.2.1 Amorphe Thermoplaste
493
1.3.1.2.2 Teilkristalline Thermoplaste
494
1.3.1.3 Unterteilung nach Leistungs- bzw. Preisklassen
1.3.1.3 Unterteilung nach Leistungs- bzw. Preisklassen
1.3.1.3.1 Standard-Thermoplaste
498
1.3.1.3.2 Technische Thermoplaste
498
1.3.1.3.3 Hochleistungskunststoffe
1.3.1.3.3 Hochleistungskunststoffe
1.3.2 Elastomere und Duroplaste
499
1.3.2.1 Elastomere
499
1.3.2.1.1 Begriffe
499
1.3.2.1.2 Eigenschaften der Elastomere
499
1.3.2.1.3 Einteilung der Kautschuke
500
1.3.2.1.4 Aufbau von Elastomermischungen
501
1.3.2.2 Duroplaste
502
1.3.3 Copolymere und Polymergemische
1.3.3 Copolymere und Polymergemische
1.3.3.1 Strukturen von Copolymeren
503
1.3.3.2 Kinetik der Copolymerisation
504
1.3.3.3 Beispiele für Copolymere
504
1.3.3.3.1 PE/PP-Copolymere
1.3.3.3.1 PE/PP-Copolymere
1.3.3.3.2 Styrolcopolymere
505
1.3.3.3.3 Flüssigkristalline Kunststoffe
505
1.3.3.3.4 Thermoplastische Elastomere
506
1.3.3.4 Arten von Polymergemischen
506
1.3.3.5 Beispiele für Polymergemische
507
1.3.4 Additive und Zuschlagstoffe
507
1.3.4.1 Zuschlagstoffe
507
1.3.4.1.1 Gleitmittel
507
1.3.4.1.2 Stabilisatoren
508
1.3.4.1.3 Antistatika
508
1.3.4.1.4 Flammschutzmittel
508
1.3.4.1.5 Farbmittel
508
1.3.4.1.6 Weichmacher
508
1.3.4.1.7 Haftvermittler
509
1.3.4.1.8 Treibmittel
509
1.3.4.1.9 Duftstoffe
509
1.3.4.1.10 Nukleierungsmittel
509
1.3.4.2 Füll- und Verstärkungsstoffe
511
1.3.4.2.1 Kugelförmige Füllstoffe
511
1.3.4.2.2 Plättchenförmige Füllstoffe
511
1.3.4.2.3 Faserartige Füllstoffe
511
1.4 Verarbeitungsrelevante Werkstoffeigenschaften
1.4 Verarbeitungsrelevante Werkstoffeigenschaften
1.4.1 Fließeigenschaften vonKunststoffschmelzen
511
1.4.1.1 Fließverhalten
512
1.4.1.2 Viskoelastische Eigenschaften
514
1.4.1.3 Orientierungen
515
1.4.1.4 Messung rheologischerEigenschaften
515
1.4.1.4.1 MFR-Messgerät
516
1.4.1.4.2 Hochdruckkapillarrheometer
516
1.4.1.4.3 Rotationsrheometer
518
1.4.2 Abkühlung aus der Schmelzeund Entstehung von innerenStrukturen
519
1.4.2.1 Struktur und innere Eigenschaften
519
1.4.2.2 Das Verformungsverhalten festerKunststoffe
521
2
2
524
524
2.1 Kunststoff-Aufbereitung
526
2.1.1 Compoundieren
527
2.1.2 Rezepturbestandteile
527
2.2 Mischen und Dosieren
528
2.2.1 Feststoffmischer
529
2.2.1.1 Schwerkraftmischer
529
2.2.1.2 Schubmischer
529
2.2.1.3 Fluidmischer
2.2.1.3 Fluidmischer
2.2.2 Dosieraggregate
529
2.2.2.1 Volumetrische Dosieraggregate
529
2.2.2.2 Gravimetrische Dosieraggregate
531
2.3 Extruder
533
2.3.1 Allgemeiner Aufbau
533
2.3.2 Antriebsmotoren
534
2.3.2.1 Auswahlkriterien, IP-Schutzklassen
534
2.3.2.2 Gleichstromantriebe
535
2.3.2.3 Drehstromantriebe
536
2.3.3 Sicherheitskupplung
537
2.3.4 Getriebe
538
2.3.4.1 Verzahnungen
538
2.3.4.2 Lagerung
538
2.3.4.3 Ölschmieranlage
539
2.3.4.4 Schmierstoffe
539
2.3.4.5 Getriebebauart
539
2.3.4.5.1 Getriebe mit einer Abtriebswelle
540
2.3.4.5.2 Getriebe mit zwei oder mehreren Abtriebswellen
2.3.4.5.2 Getriebe mit zwei oder mehreren Abtriebswellen
2.3.5 Schneckenwellenkupplung
542
2.3.6 Verfahrensteil des Extruders
542
2.3.6.1 Schneckenzylinder und Schneckenwellen
2.3.6.1 Schneckenzylinder und Schneckenwellen
2.3.6.1.1 Temperierung
543
2.3.6.1.2 Verschleißverhalten, Werkstoffe
543
2.3.7 Verfahrenszonen
545
2.3.7.1 Einzugs- und Feststoff-Förderzone
546
2.3.7.2 Aufschmelzzone
547
2.3.7.3 Misch- und Homogenisierzone
547
2.3.7.3.1 Dispersives Mischen
547
2.3.7.3.2 Distributives Mischen
548
2.3.7.4 Entgasungszone
550
2.3.7.4.1 Entgasungsmechanismus
550
2.3.7.4.2 Entgasungsdome
550
2.3.7.4.3 Vakuumanlagen
550
2.3.7.4.4 Standard-Entgasung
551
2.3.7.4.5 Flash-Entgasung
551
2.3.7.4.6 Rest-Entgasung
551
2.3.7.4.7 Entgasen mit Schleppmitteln
552
2.3.7.5 Austragszone
553
2.4 Austragsteile
554
2.4.1 Zahnradpumpen
554
2.4.2 Schmelzefilter
556
2.4.3 Granuliervorrichtungen
558
2.4.3.1 Kaltabschlagverfahren
558
2.4.3.1.1 Stranggranulierung
558
2.4.3.1.2 Unterwasserstranggranulierung
559
2.4.3.2 Heißabschlagverfahren
559
2.4.3.2.1 Messerwalzengranulierung
559
2.4.3.2.2 Exzentrische Granulierung
560
2.4.3.2.3 Zentrische Granulierung
560
2.5 Granulatnachbehandlung
563
2.6 Extruderbauarten
564
2.6.1 Einschneckenextruder
565
2.6.1.1 Standardbauform
565
2.6.1.2 Ko-Kneter
567
2.6.2 Dicht kämmende Doppelschneckenextruder
2.6.2 Dicht kämmende Doppelschneckenextruder
2.6.2.1 Gegenläufige Doppelschneckenextruder
2.6.2.1 Gegenläufige Doppelschneckenextruder
2.6.2.2 Gleichläufige Doppelschneckenextruder
2.6.2.2 Gleichläufige Doppelschneckenextruder
2.6.3 Gegenläufige, tangierende Doppelschneckenmischer
2.6.3 Gegenläufige, tangierende Doppelschneckenmischer
2.6.4 Mehrschneckenextruder
573
2.6.4.1 Planetwalzenextruder
573
2.6.4.2 Ringextruder
574
2.6.5 Vergleich der Extrudersysteme
575
2.6.6 Extruderauslegung
575
2.7 Verfahrensbeispiele
576
2.7.1 Polyolefine
576
2.7.2 Technische Kunststoffe
577
2.7.3 Pulverlacke und Toner
577
2.7.4 Temperatur- und scherempfindliche Produkte
2.7.4 Temperatur- und scherempfindliche Produkte
2.7.5 Reaktives Aufbereiten
579
2.7.6 Chemische Produkte
580
2.7.7 Lebensmitteltechnik
580
3
3
584
584
3.1 Einschneckenextruder
586
3.1.1 Allgemeines
586
3.1.2 Spezifikation derRandbedingungen undAnforderungen des Extruders
589
3.1.3 Prozesse im Plastifizierextruder
3.1.3 Prozesse im Plastifizierextruder
3.1.3.1 Feststoffförderung
591
3.1.3.2 Aufschmelzen
593
3.1.3.3 Schmelzeförderung
594
3.1.3.4 Mischen/Homogenisieren
595
3.1.3.5 Zusammenfassende Betrachtung
597
3.1.4 Bauarten von Extrudern und ihre Betriebskennlinien
3.1.4 Bauarten von Extrudern und ihre Betriebskennlinien
3.1.4.1 Glattrohrextruder
598
3.1.4.2 Nutbuchsenextruder
598
3.1.4.3 Entgasungsextruder
599
3.1.4.4 Schmelzeextruder
600
3.1.4.5 Schnelllaufende Extruder
601
3.1.4.6 Baureihen
601
3.1.5 Extrusionsmaschinenbau
604
3.1.5.1 Zylinderbaugruppe
604
3.1.5.2 Schnecke
604
3.1.5.3 Antriebsstrang
604
3.1.5.4 Gestell
605
3.1.5.5 Sensorik, Steuerung und Regelung
605
3.1.6 Extrusionssysteme
606
3.1.6.1 Zusammenschaltung mit Filtern und Pumpen
3.1.6.1 Zusammenschaltung mit Filtern und Pumpen
3.1.6.2 Coextruder in Mehrkomponentenanlagen
3.1.6.2 Coextruder in Mehrkomponentenanlagen
3.2 Schmelzefiltration
607
3.2.1 Filtrationsgrundlagen
607
3.2.2 Aufbau des Filtermediums
607
3.2.3 Filtrationssysteme
609
3.2.4 Entwicklung der Bolzensiebwechsler
3.2.4 Entwicklung der Bolzensiebwechsler
3.2.5 Weitere kontinuierliche Schmelzefilter am Markt
3.2.5 Weitere kontinuierliche Schmelzefilter am Markt
3.2.6 Zahnradpumpe
613
3.3 Verfahrenstechnische Auslegung von Extrusionswerkzeugen
3.3 Verfahrenstechnische Auslegung von Extrusionswerkzeugen
3.3.1 Rheologische Auslegung, Simulation, Grundlagen von Mehrschichtströmungen
3.3.1 Rheologische Auslegung, Simulation, Grundlagen von Mehrschichtströmungen
3.3.2 Werkzeuge mit kreisförmigem Austrittsquerschnitt
3.3.2 Werkzeuge mit kreisförmigem Austrittsquerschnitt
3.3.3 Werkzeuge mit ebenem Schlitzquerschnitt
3.3.3 Werkzeuge mit ebenem Schlitzquerschnitt
3.3.3.1 Bauformen von Breitschlitzwerkzeugen
3.3.3.1 Bauformen von Breitschlitzwerkzeugen
3.3.3.2 Herstellung von Mehrschichtverbunden mit Hilfe von Coextrusionswerkzeugen
3.3.3.2 Herstellung von Mehrschichtverbunden mit Hilfe von Coextrusionswerkzeugen
3.3.3.2.1 Mehrkanalwerkzeuge
625
3.3.3.2.2 Adapterwerkzeuge
625
3.3.4 Werkzeuge mit kreisringspaltförmigem Austrittsquerschnitt
3.3.4 Werkzeuge mit kreisringspaltförmigem Austrittsquerschnitt
3.3.4.1 Stegdornhalter
626
3.3.4.2 Pinolenkopf
626
3.3.4.3 Wendelverteiler
627
3.3.4.4 Siebkorbwerkzeug
627
3.3.5 Werkzeuge mit beliebigen Austrittsquerschnitten
3.3.5 Werkzeuge mit beliebigen Austrittsquerschnitten
3.3.6 Temperierung
630
3.3.6.1 Bauformen und Verwendung
630
3.3.6.1.1 Elektrisch beheizte Werkzeuge
630
3.3.6.1.2 Flüssigtemperierte Werkzeuge
631
3.3.7 Mechanische Auslegung
631
3.3.7.1 Mechanische Auslegung eines Breitschlitzverteilers
3.3.7.1 Mechanische Auslegung eines Breitschlitzverteilers
3.3.7.2 Mechanische Auslegung eines Radialwendelverteilers
3.3.7.2 Mechanische Auslegung eines Radialwendelverteilers
3.4 Verfahrens- und Anlagentechnik zur Herstellung von Extrusionsprodukten
3.4 Verfahrens- und Anlagentechnik zur Herstellung von Extrusionsprodukten
3.4.1 Rohrextrusion
633
3.4.1.1 Einleitung
633
3.4.1.2 Eingesetzte Kunststoffe
633
3.4.1.2.1 Polyvinylchlorid (PVC)
633
3.4.1.2.2 Polyolefine
634
3.4.1.2.3 Weitere Rohrwerkstoffe
634
3.4.1.3 Rohrtypen
635
3.4.1.3.1 Einschichtige Rohre
635
3.4.1.3.2 Mehrschichtige Rohre
635
3.4.1.3.3 Faserverstärkte Rohre
636
3.4.1.3.4 Großrohre
636
3.4.1.3.5 Ummantelte Stahlrohre
636
3.4.1.3.6 Bewässerungsrohre
636
3.4.1.4 Herstellverfahren für Rohre
636
3.4.1.4.1 Materialbeschickung
637
3.4.1.4.2 Extruder
638
3.4.1.4.3 Rohrwerkzeuge
638
3.4.1.4.4 Nachfolgeeinheiten
639
3.4.1.5 Ausblick
641
3.4.2 Profilextrusion
641
3.4.2.1 Profile
641
3.4.2.2 Extrusionsprozess und Extrusionsverfahren
3.4.2.2 Extrusionsprozess und Extrusionsverfahren
3.4.2.3 Extrusionswerkzeuge
643
3.4.2.3.1 Extrusionsdüse
643
3.4.2.3.2 Bauarten
643
3.4.2.3.3 Konstruktive Auslegung und Simulation
3.4.2.3.3 Konstruktive Auslegung und Simulation
3.4.2.4 Kalibrierwerkzeug
645
3.4.2.4.1 Bauarten
645
3.4.2.4.2 Konstruktive Auslegung und Simulation
3.4.2.4.2 Konstruktive Auslegung und Simulation
3.4.2.5 Post-Coextrusion
647
3.4.2.6 Composite-Extrusion
648
3.4.2.7 Extrusionsanlagen
649
3.4.2.7.1 Vakuumkalibriertisch
649
3.4.2.7.2 Profilraupenabzug
649
3.4.2.7.3 Profilcutter
650
3.4.2.7.4 Zusatzeinrichtungen
650
3.4.3 Folienextrusion
651
3.4.3.1 Gießfolienextrusion
651
3.4.3.1.1 Grundlagen der Gießfolienextrusion
3.4.3.1.1 Grundlagen der Gießfolienextrusion
3.4.3.1.2 Anlagen- und Verfahrenstechnik zur Herstellung von Gießfolien
3.4.3.1.2 Anlagen- und Verfahrenstechnik zur Herstellung von Gießfolien
3.4.3.1.3 Anlagensteuerung und Automation
654
3.4.3.1.4 Eigenschaften, Anwendungen und Einsatzgebiete von Gießfolien
3.4.3.1.4 Eigenschaften, Anwendungen und Einsatzgebiete von Gießfolien
3.4.3.2 Glättwerkverfahren zur Herstellung von Flachfolien und Platten
3.4.3.2 Glättwerkverfahren zur Herstellung von Flachfolien und Platten
3.4.3.2.1 Aufbau einer Folien- oder Platten-Extrusionsanlage mit Glättwerk
657
3.4.3.2.2 Bauformen von Glättwerken
658
3.4.3.2.3 Aufgaben des Glättwerks
658
3.4.3.2.4 Besonderheiten einer Flachfolienanlage
3.4.3.2.4 Besonderheiten einer Flachfolienanlage
3.4.3.2.5 Besonderheiten einer Plattenanlage
3.4.3.2.5 Besonderheiten einer Plattenanlage
3.4.3.3 Herstellung kalandrierter Folien
660
3.4.3.4 Blasfolienextrusion
663
3.4.3.4.1 Einleitung
663
3.4.3.4.2 Rohstoffe
664
3.4.3.4.3 Anwendungen
664
3.4.3.4.4 Extruder
666
3.4.3.4.5 Blaskopf
666
3.4.3.4.6 Schlauchbildungszone
667
3.4.3.4.7 Abzug
669
3.4.3.4.8 Automation
669
3.4.3.4.9 Sonderbauformen
669
3.4.3.5 Extrusion von Schaumfolien und -platten
3.4.3.5 Extrusion von Schaumfolien und -platten
3.4.3.5.1 Eigenschaften von Schaumkunststoffen
3.4.3.5.1 Eigenschaften von Schaumkunststoffen
3.4.3.5.2 Verfahren zur Herstellung von extrudierten Schäumen
3.4.3.5.2 Verfahren zur Herstellung von extrudierten Schäumen
3.4.3.5.3 Anlagentechnik zur Herstellung physikalisch getriebener Schäume
3.4.3.5.3 Anlagentechnik zur Herstellung physikalisch getriebener Schäume
3.4.3.5.4 Werkzeugkonzepte bei der Schaumextrusion
3.4.3.5.4 Werkzeugkonzepte bei der Schaumextrusion
3.4.3.6 Folienrecktechnologie
677
3.4.3.6.1 Einleitung
677
3.4.3.6.2 Biaxiale Folienreckanlagen
679
3.4.3.6.3 Folientypen und Einsatzgebiete
687
3.4.3.6.4 Trends für verstreckte Folien
691
3.4.3.7 Wicklertechnologie
693
3.4.3.7.1 Wickelverfahren
693
3.4.3.7.2 Maschinentechnik
694
3.4.3.7.3 Prozessführung und Wickeldefekte
696
3.4.4 Extrusionsblasformen
698
3.4.4.1 Anwendungsbereiche für blasgeformte Hohlkörper
3.4.4.1 Anwendungsbereiche für blasgeformte Hohlkörper
3.4.4.2 Prozessablauf beim Extrusionsblasformen
3.4.4.2 Prozessablauf beim Extrusionsblasformen
3.4.4.3 Kunststoffe für das Extrusionsblasformen
3.4.4.3 Kunststoffe für das Extrusionsblasformen
3.4.4.4 Maschinentechnik
701
3.4.4.4.1 Grundsätzlicher Aufbau einer Blasformmaschine
3.4.4.4.1 Grundsätzlicher Aufbau einer Blasformmaschine
3.4.4.4.2 Schlauchköpfe
701
3.4.4.4.3 Kontinuierliche/diskontinuierliche Extrusion
3.4.4.4.3 Kontinuierliche/diskontinuierliche Extrusion
3.4.4.4.4 Wanddickensteuerung
704
3.4.4.4.5 Schließeinheiten
705
3.4.4.4.6 Einzel-/Mehrfach-Kopf-Anlagen
3.4.4.4.6 Einzel-/Mehrfach-Kopf-Anlagen
3.4.4.4.7 Ein-/Doppelstationen-Maschinen
707
3.4.4.5 Spezielle Verfahrensvarianten
708
3.4.4.5.1 Mehrschicht-(Multilayer)/Coextrusionsblasformen
708
3.4.4.5.2 3-D-Blasformen
709
3.4.4.5.3 Blasformen von faserverstärktenThermoplasten
712
3.4.4.5.4 Blow Fill Seal-Verfahren
713
3.4.5 Kautschukextrusion
714
3.4.5.1 Einführung
714
3.4.5.2 Bauarten
715
3.4.5.2.1 Prinzipieller Aufbau
715
3.4.5.2.2 Warmfütterextruder
716
3.4.5.2.3 Kaltgummi-Stiftextruder
717
3.4.5.2.4 Kaltgummi-Entgasungsextruder
719
3.4.5.2.5 Zahnradpumpe
720
3.4.5.2.6 Sonderbauarten
720
3.4.5.3 Extrusionsköpfe und -werkzeuge
720
3.4.5.4 Betriebsverhalten bei der Kautschukextrusion
3.4.5.4 Betriebsverhalten bei der Kautschukextrusion
3.4.5.4.1 Leistungsgrenzen
722
3.4.5.4.2 Einflussgrößen
723
3.4.5.5 Extrusionslinien
724
3.4.5.5.1 Extrusionslinien zur diskontinuierlichen Produktherstellung
3.4.5.5.1 Extrusionslinien zur diskontinuierlichen Produktherstellung
3.4.5.5.2 Extrusionslinien zur kontinuierlichen Produktherstellung
3.4.5.5.2 Extrusionslinien zur kontinuierlichen Produktherstellung
3.4.5.5.3 Peripherieeinrichtungen
727
3.5 Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik für Extrusionsanlagen
3.5 Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik für Extrusionsanlagen
3.5.1 Grundlagen und Herausforderungen
3.5.1 Grundlagen und Herausforderungen
3.5.2 Mess- und Automatisierungselemente entlang der Prozesskette
3.5.2 Mess- und Automatisierungselemente entlang der Prozesskette
3.5.2.1 Materialzufuhr und Dosierung
728
3.5.2.1.1 Materialzufuhr
728
3.5.2.1.2 Gravimetrische Dosierung
729
3.5.2.1.3 Batchdosierung
729
3.5.2.1.4 Volumetrische Dosierung
729
3.5.2.2 Mess- und Regelungsgrößen am Extruder
3.5.2.2 Mess- und Regelungsgrößen am Extruder
3.5.2.2.1 Extruderzylinder und Extruderschnecke
3.5.2.2.1 Extruderzylinder und Extruderschnecke
3.5.2.2.2 Siebe
730
3.5.2.2.3 Schmelzepumpe
730
3.5.2.2.4 Flansche, Rohrverbindungen, Feedblock
3.5.2.2.4 Flansche, Rohrverbindungen, Feedblock
3.5.2.3 Mess- und Regelungsgrößen an der Düse
3.5.2.3 Mess- und Regelungsgrößen an der Düse
3.5.2.3.1 Temperaturregelung und Druckmessung
3.5.2.3.1 Temperaturregelung und Druckmessung
3.5.2.4 Kühlung, Kalibrierung, Produktentnahme
3.5.2.4 Kühlung, Kalibrierung, Produktentnahme
3.5.3 Messen und Regeln der Qualitätseigenschaften
3.5.3 Messen und Regeln der Qualitätseigenschaften
3.5.3.1 Dickenmessung
731
3.5.3.2 Dickenregelung in Extrusionsrichtung
3.5.3.2 Dickenregelung in Extrusionsrichtung
3.5.3.3 Dickenregelung quer zur Extrusionsrichtung
3.5.3.3 Dickenregelung quer zur Extrusionsrichtung
3.5.3.3.1 Flachfolie
732
3.5.3.3.2 Blasfolie
733
3.5.3.3.3 Rohre, Kabelummantelung, Profilextrusion
3.5.3.3.3 Rohre, Kabelummantelung, Profilextrusion
3.5.3.3.4 Blasformdüse
733
3.5.3.4 Weitere Qualitätsmerkmale
733
3.5.4 Aufbau eines Automatisierungssystems
3.5.4 Aufbau eines Automatisierungssystems
3.5.5 Entwicklungstendenzen
734
4
4
736
736
4.1 Wirtschaftliche Bedeutung
740
4.2 Der Spritzgießzyklus
742
4.2.1 Verfahrensablauf
742
4.2.2 Dosierphase
743
4.2.3 Einspritzphase
743
4.2.4 Nachdruckphase
747
4.2.5 Kühlphase
748
4.3 Produktentwicklung beim Spritzgießen
4.3 Produktentwicklung beim Spritzgießen
4.3.1 Erstellen der Anforderungsliste
4.3.1 Erstellen der Anforderungsliste
4.3.2 Machbarkeitsstudie
749
4.3.3 Erstellen des Projektplans
750
4.3.4 Produktgestaltung/Aufgaben der Entwicklungsteams
4.3.4 Produktgestaltung/Aufgaben der Entwicklungsteams
4.3.5 Werkstoffauswahl
750
4.3.6 Konstruktion/Rapid Prototyping
752
4.3.6.1 Mechanische Auslegung/Dimensionierung
752
4.3.6.2 Rheologische Auslegung
753
4.3.7 Werkzeugauslegung
754
4.3.8 Erprobung
754
4.4 Maschinentechnik
755
4.4.1 Einführung
755
4.4.2 Plastifizier- und Einspritzeinheit
4.4.2 Plastifizier- und Einspritzeinheit
4.4.2.1 Trichter
756
4.4.2.2 Schneckensysteme
757
4.4.2.3 Rückstromsperre (RSP)
763
4.4.2.4 Maschinendüse
763
4.4.2.5 Zylinderbeheizung
764
4.4.2.6 Schneckenantrieb
766
4.4.2.6.1 Rotatorischer Schneckenantrieb
766
4.4.2.6.2 Translatorischer Schneckenantrieb
768
4.4.3 Antriebssysteme von Spritzgießmaschinen
4.4.3 Antriebssysteme von Spritzgießmaschinen
4.4.4 Schließeinheiten
774
4.4.4.1 Schließeinheiten mit mechanischer Zuhaltung
4.4.4.1 Schließeinheiten mit mechanischer Zuhaltung
4.4.4.2 Schließeinheiten mit hydraulischerZuhaltung
776
4.5 Spritzgießwerkzeugtechnik
782
4.5.1 Aufgaben desSpritzgießwerkzeugs
783
4.5.2 Funktionskomplexe von Spritzgießwerkzeugen
4.5.2 Funktionskomplexe von Spritzgießwerkzeugen
4.5.2.1 Angusssystem
783
4.5.2.2 Kavität zur Ausformung der Schmelze
4.5.2.2 Kavität zur Ausformung der Schmelze
4.5.2.3 Temperiersystem
788
4.5.2.4 Entformungssystem
792
4.5.2.5 Nebenfunktionen: Führung und Zentrierung, Maschinen- und Kraftaufnahme, Bewegungsübertragung
4.5.2.5 Nebenfunktionen: Führung und Zentrierung, Maschinen- und Kraftaufnahme, Bewegungsübertragung
4.5.3 Einteilung und Klassifikation von Spritzgießwerkzeugen
4.5.3 Einteilung und Klassifikation von Spritzgießwerkzeugen
4.5.3.1 Unterscheidung nach Anzahl der Trennebenen
4.5.3.1 Unterscheidung nach Anzahl der Trennebenen
4.5.3.2 Unterscheidung nach Art der Entformung
4.5.3.2 Unterscheidung nach Art der Entformung
4.5.3.3 Unterscheidung nach Art der Angusstemperierung
4.5.3.3 Unterscheidung nach Art der Angusstemperierung
4.5.3.4 Unterscheidung nach Art der Kraftaufnahme
4.5.3.4 Unterscheidung nach Art der Kraftaufnahme
4.5.4 Integrierte Bauteil- und Werkzeugkalkulation
4.5.4 Integrierte Bauteil- und Werkzeugkalkulation
4.5.4.1 Einflussfaktoren, Stellgrößen für die Bauteilkosten
4.5.4.1 Einflussfaktoren, Stellgrößen für die Bauteilkosten
4.5.4.2 Einflussfaktoren, Stellgrößen für die Werkzeugkosten
4.5.4.2 Einflussfaktoren, Stellgrößen für die Werkzeugkosten
4.5.4.3 Kalkulationsverfahren für die Ermittlung von Werkzeugkosten
4.5.4.3 Kalkulationsverfahren für die Ermittlung von Werkzeugkosten
4.5.4.3.1 Empirische Verfahren
802
4.5.4.3.2 Das Prinzip der Kostenfunktion
802
4.5.4.3.3 Das Prinzip der Kostenähnlichkeit
803
4.5.4.3.4 Ressourcenorientierte Prozesskosten-Rechnung
4.5.4.3.4 Ressourcenorientierte Prozesskosten-Rechnung
4.5.4.3.5 Unterstützung der Werkzeugkalkulation durch spezialisierte Software
4.5.4.3.5 Unterstützung der Werkzeugkalkulation durch spezialisierte Software
4.5.5 Sonderwerkzeuge
804
4.5.5.1 Mehrkavitätenwerkzeuge
804
4.5.5.2 Familienwerkzeuge
804
4.5.5.3 Etagenwerkzeuge
804
4.5.5.4 Etagenwendetechnik
807
4.5.5.5 Tandemwerkzeuge
808
4.6 Prozessverlauf der Formteilbildung beim Spritzgießen
4.6 Prozessverlauf der Formteilbildung beim Spritzgießen
4.6.1 Prozessphasen
810
4.6.1.1 Einspritzphase
810
4.6.1.2 Umschaltphase
813
4.6.1.3 Nachdruckphase
813
4.6.1.4 Abkühlphase
815
4.6.2 Zusammenhang zwischen Verarbeitung und der Struktur-Eigenschaftsbeziehung
4.6.2 Zusammenhang zwischen Verarbeitung und der Struktur-Eigenschaftsbeziehung
4.6.2.1 Orientierungen
818
4.6.2.2 Schwindung und Verzug
821
4.6.2.3 Kristallisation
825
4.6.2.4 Eigenspannungen
828
4.6.2.5 Weitere Prozesseinflüsse auf die inneren Eigenschaften
4.6.2.5 Weitere Prozesseinflüsse auf die inneren Eigenschaften
4.6.2.6 Fazit
830
4.6.3 Prozessüberwachung beim Spritzgießen
4.6.3 Prozessüberwachung beim Spritzgießen
4.6.3.1 SPC
831
4.6.3.2 Prozessüberwachung mit Maschinenkennzahlen
4.6.3.2 Prozessüberwachung mit Maschinenkennzahlen
4.6.3.3 Prozessüberwachung mit Sensoren im Werkzeug
4.6.3.3 Prozessüberwachung mit Sensoren im Werkzeug
4.6.3.4 Qualitätsüberwachung mit Prozessmodellen
4.6.3.4 Qualitätsüberwachung mit Prozessmodellen
4.6.3.5 Prozesssteuerung und -regelung mit Sensoren im Werkzeug
4.6.3.5 Prozesssteuerung und -regelung mit Sensoren im Werkzeug
4.6.4 Typische Fehler beim Spritzgießen – Ursachen und Strategien zur Beseitigung
4.6.4 Typische Fehler beim Spritzgießen – Ursachen und Strategien zur Beseitigung
4.6.4.1 Einführung
834
4.6.4.2 Grundlagen
835
4.6.4.3 Vorgehensweise zur Fehleridentifizierung und Fehlerdiagnose
4.6.4.3 Vorgehensweise zur Fehleridentifizierung und Fehlerdiagnose
4.7 Automation in derSpritzgießverarbeitung
842
4.7.1 Einführung
842
4.7.2 Produkt- und Werkzeuggestaltung
4.7.2 Produkt- und Werkzeuggestaltung
4.7.2.1 Produktgestaltung
842
4.7.2.2 Werkzeuggestaltung
842
4.7.2.3 Werkzeugwechsel
843
4.7.3 Handling
844
4.7.3.1 Roboterauswahl
844
4.7.3.2 Freiheitsgrad und Arbeitsraum
844
4.7.3.3 Antriebe
844
4.7.3.4 Roboterarten
844
4.7.3.5 Greifer
846
4.7.4 Effiziente Fertigungszellen
847
4.7.5 Vorbearbeitung
848
4.7.6 Nachbearbeitung
848
4.7.7 Prüftechnik
849
4.7.8 Verpacken und Transportieren
850
4.7.9 Interaktion
850
4.7.9.1 Ergonomie
850
4.7.9.2 Schnittstellen nach Euromap
850
4.7.9.3 Steuerung
850
4.7.10 Entscheidungshilfen zur Auswahl der optimalen Automation
4.7.10 Entscheidungshilfen zur Auswahl der optimalen Automation
4.7.11 Anwendungsbeispiele
852
4.8 Sonderverfahren des Spritzgießens
4.8 Sonderverfahren des Spritzgießens
4.8.1 Mehrkomponenten-Spritzgießen
855
4.8.1.1 Additionsverfahren
855
4.8.1.2 Serielle Verfahren
856
4.8.1.3 Simultane Verfahren
858
4.8.1.4 Sequenzverfahren
860
4.8.1.5 Sandwich-Spritzgießen
860
4.8.2 Fluidinjektionstechnik
864
4.8.2.1 Gasinjektionstechnik
867
4.8.2.2 Wasserinjektionstechnik
868
4.8.2.3 Gasaußendrucktechnik
870
4.8.3 Schaumspritzgießen
871
4.8.3.1 Einteilung verschiedener Schaumtypen
4.8.3.1 Einteilung verschiedener Schaumtypen
4.8.3.2 Eigenschaften von Schäumen
871
4.8.3.3 Treibmittelarten
871
4.8.3.4 Mechanismen der Schaumbildung
873
4.8.3.5 Verfahren zum Schaumspritzgießen
873
4.8.3.6 Schäumverfahren zum Erzeugen guter Oberflächen
4.8.3.6 Schäumverfahren zum Erzeugen guter Oberflächen
4.8.4 Mikrospritzgießen
878
4.8.4.1 Werkzeugtechnik
878
4.8.4.2 Fertigungsverfahren für mikrostrukturierte Kavitäten
4.8.4.2 Fertigungsverfahren für mikrostrukturierte Kavitäten
4.8.4.3 Maschinentechnik
880
4.8.5 Hinterspritztechnik
883
4.8.5.1 Übersicht über die Verfahren
885
4.8.5.2 Maschinentechnik für das Hinterspritzen
4.8.5.2 Maschinentechnik für das Hinterspritzen
4.8.5.3 Werkzeugtechnik für die Hinterspritztechnik
4.8.5.3 Werkzeugtechnik für die Hinterspritztechnik
4.8.5.4 Automatisierung der Hinterspritztechnik
4.8.5.4 Automatisierung der Hinterspritztechnik
4.8.6 Spritzprägen
890
4.8.6.1 Einführung
890
4.8.6.2 Schließprägen
892
4.8.6.3 Schließprägen mit Masseausdrücken
4.8.6.3 Schließprägen mit Masseausdrücken
4.8.6.4 Expansionsprägen (Atmungsprägen)
892
4.8.6.5 Zweistufiges Expansionsprägen
892
4.8.6.6 Keil-Prägen
893
4.8.6.7 Spritzprägeprozess –Besonderheiten im pvT-Diagramm
893
4.8.7 Transfer Moulding (Spritzpressen)
4.8.7 Transfer Moulding (Spritzpressen)
4.8.8 Injection Transfer Moulding
899
4.8.8.1 Injection Transfer Moulding in der Elastomerverarbeitung
4.8.8.1 Injection Transfer Moulding in der Elastomerverarbeitung
4.8.8.2 Injection Transfer Moulding in der Thermoplastverarbeitung
4.8.8.2 Injection Transfer Moulding in der Thermoplastverarbeitung
4.8.9 Schmelzkerntechnik
903
4.8.9.1 Einleitung
903
4.8.9.2 Verarbeitungsverfahren mit „verlorenen Kernen“
4.8.9.2 Verarbeitungsverfahren mit „verlorenen Kernen“
4.8.9.3 Verfahrensbeschreibung
904
4.8.10 Insert-/Outserttechnik
908
4.8.10.1 Inserttechnik
908
4.8.10.2 Outsertechnik
910
4.8.11 Hybridtechnik
914
4.8.11.1 Funktionsprinzip
914
4.8.11.2 Materialauswahl
914
4.8.11.3 Konstruktion
915
4.8.11.4 Fertigungsprozess
916
4.8.11.5 Anwendungen
917
4.8.12 Pulverspritzgießen
918
4.8.12.1 Vorteile und Anwendungsgebiete des Pulverspritzgießens
4.8.12.1 Vorteile und Anwendungsgebiete des Pulverspritzgießens
4.8.12.2 Das Pulverspritzgießverfahren
918
4.8.12.3 Optimierung der Bauteilgeometriefür den Pulverspritzguss
919
4.8.12.4 Toleranzen vom PIM-Bauteilen
919
5
5
922
922
5.1 Einführung
924
5.2 Grundlagen
924
5.3 Werkstoffe für das Rotationsformen
5.3 Werkstoffe für das Rotationsformen
5.4 Maschinentechnik
925
5.5 Werkzeuge und Bauteilauslegung
5.5 Werkzeuge und Bauteilauslegung
5.5.1 Werkzeuge
927
5.5.2 Bauteilauslegung
927
5.5.3 Verfahrensvarianten
928
5.6 Wirtschaftlichkeit und Vergleich mit anderen Verfahren
5.6 Wirtschaftlichkeit und Vergleich mit anderen Verfahren
6
6
930
930
6.1 Pressen von Elastomeren
932
6.1.1 Die Presse
932
6.1.2 Die Werkzeuge
933
6.1.3 Verfahrensablauf
933
6.1.4 Vor- und Nachteile des Pressverfahrens
6.1.4 Vor- und Nachteile des Pressverfahrens
6.2 Pressen von faserverstärkten Kunststoffen
6.2 Pressen von faserverstärkten Kunststoffen
6.2.1 Maschinen- und Werkzeugtechnik
6.2.1 Maschinen- und Werkzeugtechnik
6.2.2 Fließpressen von SMC
935
6.2.3 Fließpressen von thermoplastischen Werkstoffen
6.2.3 Fließpressen von thermoplastischen Werkstoffen
7
7
940
940
7.1 Werkstoff nach Maß durch Chemie und Verarbeitung
7.1 Werkstoff nach Maß durch Chemie und Verarbeitung
7.2 Grundlagen der PUR-Verfahrenstechnik
7.2 Grundlagen der PUR-Verfahrenstechnik
7.2.1 Verfahren zur Dosierung und Vermischung von PUR-Rohstoffen
7.2.1 Verfahren zur Dosierung und Vermischung von PUR-Rohstoffen
7.2.2 Nukleierung und Treibmittel
947
7.3 Anlagentechnik RIM und Reaktionsgießen
7.3 Anlagentechnik RIM und Reaktionsgießen
7.3.1 Formgebungswerkzeug
949
7.3.2 Transporteinrichtungen
949
7.4 Anwendungstechniken
951
7.4.1 Gießen von PUR-Formteilen
951
7.4.1.1 Gießen von PUR-Elastomeren
951
7.4.1.2 Gießen von massiven oder geschäumten Formteilen
7.4.1.2 Gießen von massiven oder geschäumten Formteilen
7.4.2 RIM-Technik als Sonderform des Reaktionsgießens
7.4.2 RIM-Technik als Sonderform des Reaktionsgießens
7.4.2.1 Verarbeitungstechnik
952
7.4.2.2 RIM-Werkstoffe
953
7.4.2.3 RRIM: Herstellung verstärkter RIMFormteile
953
7.4.2.4 Typische Anwendungen
953
7.4.3 Herstellung langfaserverstärkter PUR-Bauteile
7.4.3 Herstellung langfaserverstärkter PUR-Bauteile
7.4.3.1. Structural Reaction InjectionMoulding (S-RIM) Verfahren
953
7.4.3.2 S-RIM-Sandwichbauteile
954
7.4.3.3 Faserverstärkte Bauteile hergestellt im Sprühverfahren
7.4.3.3 Faserverstärkte Bauteile hergestellt im Sprühverfahren
7.4.4 Herstellung von PUR-Kühlmöbeln
7.4.4 Herstellung von PUR-Kühlmöbeln
Stichwortverzeichnis
956
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