Friedrich Johannaber, Walter Michaeli
Handbuch Spritzgießen
Inhalt
8
Einleitung
24
1 Geschichte des Spritzgießens
30
1.1 Historische, maschinentechnische und werkstofftechnische Aspekte der Entwicklung des Spritzgießens
33
1.2 Die industrielle Entwicklung des Spritzgießens
35
1.2.1 Die Entwicklung der Schneckeneinspritzung
43
Literatur zu Kapitel 1
52
2 Wirtschaftliche Bedeutung des Spritzgießens
54
2.1 Maschinenmarkt
58
Literatur zu Kapitel 2
60
3 Werkstoffe für das Spritzgießen
62
3.1 Kurzzeichen für Kunststoffe nach DIN 7728 T.1(01.88) ISO 1043-1987(E)
64
3.2 Kennzeichnung von Kunststoffen
67
3.3 Die Kunststoffe
72
3.3.1 Thermoplaste
72
3.3.2 Duroplaste
75
3.3.3 Elastomere
75
3.4 Kunststoffe zum Spritzgießen
79
3.4.1 Thermoplaste für das Spritzgießen
80
3.4.1.1 Polymerisate
91
3.4.1.1.1 Polystyrol (PS) (DIN 7741, VDI/VDE 2471)
91
3.4.1.1.2 Schlagzäh modifiziertes Polystyrol (SB) (DIN 16771)
93
3.4.1.1.3 Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) (DIN 16772)
94
3.4.1.1.4 Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) (DIN 16777)
95
3.3.1.1.5 Polymethylmethacrylat (PMMA) (DIN 7745)
96
3.4.1.1.6 Polyethylen (PE) (DIN 16776)
97
3.4.1.1.7 Polypropylen (PP) (DIN 16776)
98
3.4.1.1.8 Thermoplastische Elastomere (TPE) [59, 147]
100
3.4.1.1.9 PP/EPDM-Elastomerblend
101
3.4.1.1.10 Polyetherblockamid (PEBA)
101
3.4.1.1.11 Thermoplastisches Polyurethan
102
3.4.1.1.12 Polyester-Blockpolymere, Polyesterelastomere (TPE-E)
102
3.4.1.1.13 Ethylen-Vinyacetat-Copolymer (EVA)
103
3.4.1.1.14 Ethylencopolymere
103
3.4.1.1.15 Polyacetal (POM)
104
3.4.1.1.16 Polytetrafluorethylen (PTFE)
104
3.4.1.1.17 Polyvinylchlorid (PVC)
105
3.4.1.1.18 Polyvinylidenfluorid (PVDF)
106
3.4.1.2 Polykondensate
107
3.4.1.2.1 Polyamid (DIN 16773)
107
3.4.1.2.2 Polyphtalamid (PPA)
109
3.4.1.2.3 Polycarbonat (PC)
110
3.4.1.2.4 Polyethylenterephthalat (PET)
111
3.4.1.2.5 Polybutylenterephthalat (PBT)
112
3.4.1.2.6 Polyarylat (PAR)
113
3.4.1.2.7 Flüssigkristalline Polymere/LCP-Polyester
113
3.4.1.2.8 Polysulfone (PSU)
114
3.4.1.2.9 Polyarylethersulfon (PAS)
115
3.4.1.2.10 Polyphenylensulfid (PPS)
115
3.4.1.2.11 Polyaryletherketone (PEK, PEEK, PAEK) [81]
116
3.4.1.2.12 Polyimide/Polyamidimid (PAI)
117
3.4.1.2.13 Polyetherimid (PEI)
117
3.4.1.3 Abgewandelte Naturstoffe
118
3.4.1.3.1 Celluloseester (CA, CP, CAB)
118
3.4.1.4 Polymerblends
119
3.4.1.4.1 ABS/PA-Blend
120
3.4.1.4.2 PC/ABS-Blend
120
3.4.1.4.3 PC/LCP-Blend
120
3.4.1.4.4 PC/PET-Blend
121
3.4.1.4.5 Polyphenylenether (PPE, PPEmod und PS)
121
3.4.2 Duroplaste
121
3.4.2.1 Duroplastische Polykondensate für das Spritzgießen
121
3.4.2.1.1 Phenol/Formaldehyd-Kunststoffe (PF)
121
3.4.2.1.2 Harnstoff/Formaldehyd-Kunststoffe (UF)
122
3.4.2.1.3 Melamin/Formaldehyd-Kunststoffe (MF)
122
3.4.2.1.4 Ungesättigte Polyester (UP)
122
3.4.2.2 Duroplastische Polyaddukte
123
3.4.2.2.1 Epoxidharz
123
3.4.3 Silikone (LSR, Liquid Silicone Rubber)
123
3.4.4 Andere Werkstoffe zum Spritzgießen
125
3.4.4.1 Metallpulver-Spritzgießmassen
125
3.4.4.2 Keramik-Formmassen
125
3.4.4.3 Abbaubare spritzgießfähige Werkstoffe
127
3.4.4.4 Biologisch abbaubare Polymerwerkstoffe
128
3.4.4.5 Abbaubares thermoplastisches Holz
128
3.5 Modifikation der Eigenschaften von Kunststoffen
129
3.5.1 Elektrisch leitfähige Modifikation von Kunststoffen
129
3.5.2 Kunststoffgebundene Dauermagnete
131
3.5.3 Pulvermassen für das Spritzgießen von Metall- oder Keramikteilen
133
3.5.4 Zusatzstoffe für Thermoplaste(Hilfsstoffe, Füll- und Verstärkungsstoffe)
136
3.5.4.1 Hilfsstoffe
137
3.5.4.1.1 Gleitmittel, Trennmittel
137
3.5.4.1.2 Stabilisatoren
138
3.5.4.1.3 Antistatika
138
3.5.4.1.4 Antioxidantien
139
3.5.4.1.5 Flammschutzmittel
139
3.5.4.1.5 Farbmittel (vgl. DIN 55944, s. auch Kap. 4.6)
139
3.5.4.2 Füllstoffe und Verstärkungsmittel
140
3.5.4.2.1 Füllstoffe (Extender-Füllstoffe)
140
3.5.4.2.2 Verstärkungsmittel
141
3.6 Werkstoffkennwerte
142
3.6.1 Kennwerte für den Vergleich von Kunststoffen
142
3.6.2 Herstellung von Probekörpern
150
3.7 Datenbanken
157
3.7.1 Werkstoffdatenbanken
157
3.7.1.1 Produktinformationssysteme
158
3.7.1.2 Kommerzielle Systeme
160
3.7.2 Konstruktionsdatenbanken
163
3.7.3 Datenbanken zu speziellen Gebieten
164
3.7.3.1 Datenbanken zur Medienbeständigkeit
164
3.7.3.2 Herstellerdatenbanken
165
3.7.3.3 Patentdatenbanken
165
3.7.4 Literaturdatenbanken
165
3.8 Kennwerte zum Spritzgießen von Kunststoffen
166
3.8.1 Viskositätskennwerte
166
3.8.1.1 Lösungsviskosität
168
3.8.1.2 Melt Flow Index
169
3.8.1.3 Viskositätsfunktionen gemessen mit dem Hochdruckkapillarviskosimeter [2, 175, 217]
171
3.8.1.4 Fließweg/Wanddicken-Diagramme
171
3.8.1.5 Fließindex, Füllindex, Fülldruck, Arbeitsintegral, Einspritzintegral, Einspritzarbeit
172
3.8.2 Inline-Messungen der Viskosita¨t
181
Literatur zu Kapitel 3
181
4 Verarbeitungsdaten
188
4.1 Verarbeitungsdaten für Thermoplaste
189
4.1.1 Zeiten
189
4.1.1.1 Kühlzeit
189
4.1.1.2 Einspritzzeit
191
4.1.2 Temperaturen
191
4.1.3 Druckwerte
194
4.1.4 Einspritzgeschwindigkeit
198
4.2 Verarbeitungsdaten für Duroplaste
198
4.3 Verarbeitungsdaten für Elastomere
199
4.4 Verarbeitungsdaten für sonstige Werkstoffe (Keramik, Metallpulver)
200
Literatur zu Abschnitt 4.1 bis 4.4
201
4.5 Verarbeitungseinfluss auf das Werkstoffverhalten
202
4.5.1 Rheologisches Verhalten der Kunststoffschmelzen
202
Literatur zu Abschnitt 4.5.1
206
4.5.2 Orientierung der Moleküle
207
4.5.2.1 Entstehung der Molekülorientierungen
207
4.5.2.2 Nachweismethoden für Molekülorientierungen
209
4.5.2.3 Einflüsse auf Orientierungen
210
Literatur zu Abschnitt 4.5.2
212
4.5.3 Innere Spannungen
212
4.5.3.1 Bauteilversagen durch innere Spannungen
214
4.5.3.2 Bauteilprüfungen auf Spannungsrissbildung
216
Literatur zu Abschnitt 4.5.3
218
4.5.4 Kristallinität
218
4.5.4.1 Einfluss der Kristallisation auf die Material- und Verarbeitungseigenschaften
218
4.5.4.2 Der Kristallisationsvorgang
219
4.5.4.3 Nukleierung
221
4.5.4.4 Bestimmung des Kristallisationsgrads
222
4.5.4.5 Spezielle Strukturen bei Spritzgussteilen
223
Literatur zu Abschnitt 4.5.4
224
4.5.5 Kompressibilität von Kunststoffschmelzen
224
Literatur zu Abschnitt 4.5.5
226
4.5.6 Kunststoffabbau beim Spritzgießen
227
4.5.6.1 Thermischer Abbau
227
4.5.6.2 Thermisch oxidativer Abbau
228
4.5.6.3 Hydrolytischer Abbau
228
4.5.6.4 Mechanischer Abbau
228
Literatur zu Abschnitt 4.5.6
229
4.5.7 Einfluss der Verweilzeit
229
4.5.7.1 Definition der Verweilzeit
234
4.5.7.2 Ermittlung der Verweilzeit
236
4.5.7.2.1 Messtechnische In-line-Erfassung der Verweilzeit
236
4.5.7.2.2 Empirische Ermittlung der Verweilzeit
236
4.5.7.2.3 Rechnerische Ermittlung der Verweilzeit
236
4.5.7.3 Berechnung der Verweilzeit
238
Literatur zu Abschnitt 4.5.7
239
4.6 Einfärben von Kunststoffen beim Spritzgießen
239
4.6.1 Einfärbung durch Farbkonzentrate (Batches) [8]
249
4.6.2 Einfärbung durch Farbstoffe (Flüssigfarben, Pasten)
250
4.6.3 Einfärbung durch Pigmente
250
Literatur zu Abschnitt 4.6
251
4.7 Zugabe von Verstärkungs- und Füllstoffen beim Spritzgießen von Thermoplasten
252
4.7.1 Einarbeiten von Fasern beim Spritzgießen
253
4.7.1.1 Trockeneinarbeitung von Fasern über den Trichter
253
4.7.1.2 Einarbeiten von Endlos-Fasern in die Schmelze beim Spritzgießen, DIF-Verfahren (DIF, Direct Incorporation of Continuous Fibers [3]
254
Literatur zu Abschnitt 4.7
255
4.8 Trocknen von Kunststoffen
256
4.8.1 Trocknungsanlagen
270
4.8.1.1 Trocknen mit Frischlufttrockner
271
4.8.1.2 Trocknen mit Umlufttrockner
271
4.8.1.3 Trocknen mit Trockenlufttrockner
273
4.8.1.4 Trocknen mit Kristallisationstrockner
278
4.8.1.5 Trocknen mit Vakuumtrockner
279
4.8.1.6 Kontinuierliche Vakuum-Kondensations-Trocknung
279
4.8.1.7 Infrarottrocknen von Kunststoffen
279
4.8.2 Bestimmung der Restfeuchte
280
4.8.2.1 Feststellen von Restfeuchte vor Produktionsbeginn
280
4.8.2.2 Feststellen von Restfeuchte am Spritzgussteil
280
4.8.2.3 Feststellen von Restfeuchte am Granulat – Plättchentest
281
4.8.2.4 Messverfahren zum Feststellen von Restfeuchte
281
Literatur zu Abschnitt 4.8
282
4.9 Konditionieren von Spritzgussteilen
283
Literatur zu Abschnitt 4.9
288
4.10 Warmlagern
288
Literatur zu Abschnitt 4.10
291
4.11 Lagern von Kunststoffen
291
Literatur zu Abschnitt 4.11
294
4.12 Materialeingangskontrolle
294
4.12.1 Rieselfähigkeit (DIN 53492)
296
4.12.2 Schüttdichte (DIN 53466)
298
4.12.3 Schüttwinkel
298
4.12.4 Stopfdichte (DIN 53467)
298
4.12.5 Korngröße, Korngrößenverteilung und Kornform
299
Literatur zu Abschnitt 4.12
299
5 Spritzgießverfahren
302
5.1 Begriffe und Kurzzeichen
302
5. 1.1 Kurzzeichenverzeichnis der Methoden und Verfahren, Institutionen
302
5.1.2 Begriffe des Spritzgießens nach DIN 24450
308
5.1.3 Prozessgrößen
320
5.1.4 Begriffe und erklärende Beschreibung zum Recycling (siehe DIN-Entwurf)
322
5.2 Prozessverlauf
323
5.2.1 Drücke beim Spritzgießen
337
5.2.1.1 Hydraulikdruck
337
5.2.1.2 Staudruck
340
5.2.1.3 Druck vor der Schneckenspitze
341
5.2.1.3.1 Einspritzdruck/Einspritzen
341
5.2.1.3.2 Kompressionsdruck
346
5.2.1.4 Werkzeuginnendruck
346
5.2.1.5 Umschalten von Einspritz- auf Nachdruck
349
5.2.1.6 Nachdruck/Nachdruckphase
354
5.2.1.6.1 Nachdruckerzeugung mit dem Einspritzkolben
355
5.2.1.6.2 Externe Nachdruckerzeugung
356
5.2.2 Druckübertragungsverhalten
360
5.3 Temperaturen beim Spritzgießen
360
5.3.1 Öltemperatur
361
5.3.2 Zylindertemperatur
362
5.3.3 Massetemperatur
363
5.3.4 Werkzeugtemperatur
364
5.3.5 Heißkanaltemperatur
366
5.3.6 Nachtemperiertemperatur
366
5.3.7 Zwischentemperatur (-temperierung)
367
5.3.8 Temperatur (Warmlagerung) von Einlegeteilen
367
Literatur zu Abschnitt 5.1 bis 5.3
367
5.4 Verarbeitungshinweise
369
5.4.1 Spritzgießen von Elastomeren
369
5.4.1.1 Verarbeitungsfehler bei Elastomeren
375
5.4.2 Spritzgießen von Duroplasten
378
Literatur zu Abschnitt 5.4
380
5.5 Pulverspritzgießen von Sinterbauteilen aus Metall oder Keramik
381
Literatur zu Abschnitt 5.5
386
5.6 Verarbeitungsfehler/Beseitigung
386
5.6.1 Oberflächenfehler
386
5.6.2 Grate an Spritzgussteilen
389
5.6.2.1 Gratbildung
389
5.6.2.2 Gratvermeidung/Gratbeseitigung
389
5.6.2.3 Schwimmhäute
390
5.6.2.4 Bindenaht
390
5.6.2.5 Kaskadenspritzgießen
390
5.6.2.6 Thermische Verfahren
391
5.6.2.7 Durchströmen der Bindenaht
391
5.6.3 Lunker
392
5.6.4 Spannungsrisse
392
5.7 Expertensysteme
393
Literatur zu Abschnitt 5.6 bis 5.7
394
5.8 Verarbeitungseinfluss auf Formteileigenschaften
394
5.8.1 Kühlzeit (Siegelpunkt)
397
5.8.4 Maßhaltigkeit
401
5.8.5 Gewicht
405
5.8.6 Glasfaserbruch/-orientierung
408
5.8.7 Schwindung/Nachschwindung (DIN16901)
412
5.8.8 Verarbeitungsfenster
417
Literatur zu Abschnitt 5.8
417
6 Sonderverfahren der Spritzgießtechnologie
420
Literatur zu Abschnitt 6.0
429
6.1 Sonderverfahren des Thermoplast-Spritzgießens
429
6.1.1 Dünnwandtechnik
429
6.1.2 Dünnstwandtechnik
432
Literatur zu Abschnitt 6.1
432
6.2 Spritzgießverfahren unter Anwendung niedriger Drücke und Zuhaltekräfte
433
6.2.1 Niederdruckspritzgießen (ND-SG)
435
6.2.2 Spritzgießen mit drehender Schnecke
438
6.2.3 Fließguss-(Intrusions)verfahren
438
6.2.4 Spritzprägen
440
6.2.5 Gasaußendrucktechnik (GAT) (siehe Abschnitt 6.3.2)
450
6.2.6 Kaskadenspritzgießen
450
6.2.7 Niederdruckverfahren fu¨ r Recyclate
451
6.3 Hochdruckspritzgießen
452
Literatur zu Abschnitt 6.2 bis 6.3
455
6.4 Gas- oder Fluidunterstütztes Spritzgießen
457
6.4.1 Gas-Injektion-Technik (GIT), auch Gasinnendruck-Technik (GID)
459
6.4.1.1 Cinpresverfahren
466
6.4.1.2 Airmouldverfahren
468
6.4.1.3 Gasmeltverfahren
469
6.4.1.4 Airpressverfahren
471
6.4.1.5 Gasinjektionstechnik (GIT): Untersuchungen der Abhängigkeit der Restwanddicke von Polymer und Füllstoff
471
6.4.1.5.1 Grundlagen zur Ausbildung der Restwanddicke
471
6.4.1.5.2 Praktische Untersuchungen
473
6.4.1.5.3 Einfluss von Talkum, Kreide und Glaskugeln auf die Restwanddicken bei Polypropylen
474
6.4.1.5.4 Einfluss des Kurzglasfasergehalts auf die Restwanddicken bei Polyamid
475
6.4.1.6 GIT-S (GIT-Schäumtechnik)
476
6.4.1.7 HELGA-Verfahren
477
6.4.1.8 Structural-Web-Verfahren
478
6.4.1.9 Der Gaskanal als Funktionshohlraum
478
6.4.1.10 Gasinjektionstechnik beim Flüssigsilikonspritzgießen
481
6.4.1.11 GIT beim Keramikspritzgießen
485
6.4.1.12 Wasserinjektionstechnik (WIT), in Anlehnung an [69, 75]
486
6.4.2 Gasaußendrucktechnik (GAT)
492
Literatur zu Abschnitt 6.4.1 bis 6.4.2
495
6.4.3.1 Das klassische TSG-Verfahren
499
6.4.3.2 Varianten des Thermoplastschaumspritzgießens
502
6.4.3.2.1 Variotherm-Verfahren bei TSG
502
6.4.3.2.2 Schaumspritzgießen mit Tauchkantenwerkzeugen
502
6.4.3.2.3 Gasgegendruck-Verfahren
503
6.4.3.2.4 Afinaplast-Verfahren
503
6.4.3.2.5 Direktbegasungsverfahren [18]
505
Literatur zu Abschnitt 6.4.3
510
6.5 Verbinden mehrerer Komponenten beim Spritzgießen
511
6.5.1 Inserttechnik
514
6.5.2 Outserttechnik
517
6.5.3 Bandspritzgießen/Endlosspritzgießen
521
6.5.4 Metallumformung im Spritzgießwerkzeugund anschließen des Umspritzen
522
6.5.5 Kunststoff-Metall-Hybridspritzgießen
522
6.5.6 Mehrkunststoffspritzgießen (MK-SG)/Mehrkomponentenspritzgießen
528
6.5.6.1 2K-Verbundspritzgießen/Zweifarbenspritzgießen (2F-SG), Overmoulding
529
6.5.6.2 Dreifarbenspritzgießen/3K-Verbund-Spritzgießen/Mehrfarbenspritzgießen
532
6.5.6.3 Indexplattenverfahren
534
6.5.6.4 Transfer Robot Technologie
535
6.5.6.5 Verbundfestigkeiten beim Mehrkomponentenspritzgießen, in Anlehnung an [96]
537
6.5.6.6 Bewegliche Verbunde durch Spritzgießen
546
6.5.6.6.1 Montagespritzgießen
546
6.5.6.6.2 Ein-Komponenten-Montagespritzgießen
546
6.5.6.7 Spritzgießen mit zweischichtigem Aufbau durch Doppelnadeltechnik [70, 98]
547
6.5.6.8 Mehrschichtkörper aus extrudiertem Innenliner und spritzgegossenem Mantel
547
6.5.6.9 Mehrschichtspritzgießen zur Beschleunigung des Abkühlvorgangs
550
6.5.7 Mehrkomponentenspritzgießen/Sandwichspritzgießen
550
6.5.7.1 2K-(Sandwich)Spritzgießen
550
6.5.7.2 Sandwichspritzgießen mit 2K-Plattensystem
556
6.5.7.3 Mehrschichtspritzgießen von Vorformlingen für das Streckblasen
558
6.5.7.4 Sandwichverfahren mit einer Spritzeinheit
559
6.5.7.4.1 Addmix-Verfahren
559
6.5.7.4.2 Monosandwichspritzgießen/Der Monosandwich-Prozess – Zweifarbenspritzgießen mit einer Monosandwicheinheit
561
6.5.7.4.3 3K-Spritzgießen
563
6.5.7.5 Intervalltechnik
564
6.5.7.6 Marmorierverfahren
566
6.5.7.7 GIPT-Methode (Granular Injected Paint Technology)
568
6.5.7.8 3D-MID (Moulded Interconnect Devices)
568
Literatur zu Abschnitt 6.5.1 bis 6.5.7
571
6.5.8 Spritzgießen mit ins Werkzeug eingebrachten und hinterspritzten Substraten, Hinterspritztechnik (HST)
578
6.5.8.1 In-Mould-Dekoration beim Spritzgießen/Film-Dekoration (IMD-Verfahren)
582
6.5.8.2 In-Mould-Labeling
585
6.5.8.3 HST von Folien oder IMFD-Verfahren (In-Mould-Film-Decoration)
586
6.5.8.4 IMD-3D/F-Technik
592
6.5.8.5 Folienverformung im Spritzgießwerkzeug
596
6.5.8.5.1 Thermoformen im Spritzgießwerkzeug
596
6.5.8.5.2. HPF-Verfahren
597
6.5.8.5.3 Lack-Hinterspritzen (SFC, Surface Finishing Compression)
598
6.5.8.6 HST von Textilien (IMTD, In-Mould-Textile-Decoration)
599
6.5.8.7 Verstärken von spritzgegossenen Formteilen durch endlosfaserverstärkte thermoplastische Prepregs
604
6.5.8.8 Hinterpresstechnik (HPT)
608
Literatur zu Abschnitt 6.5.8
610
6.5.9 Weitere Oberflächenveredelungsverfahren
612
Literatur zu Abschnitt 6.5.9
613
6.6 Spritzgießen mit oszillierender Schmelze
614
6.6.1 Gegentaktspritzgießen (GTS)
615
6.6.2 Multi-Live Feed Injection Moulding (MLFM)
620
6.6.3 Gegentakt/COM-Prozess
622
6.6.4 SCORIM-Verfahren, SCORTEC-Verfahren [10, 12 bis 17]
622
6.6.5 Wechselseitiger Nachdruck
623
6.6.6 Spritzgießen mit pulsierendem Nachdruck
624
Literatur zu Abschnitt 6.6
624
6.7 Verfahren mit verlorenen Kernen
625
6.7.1 Schmelzkerntechnik (SKT) in Anlehnung an [2]
628
6.7.2 Lösekerntechnik (LKT)
640
6.7.3 Mehrschalenspritzgießen/Halbschalentechnik (MS-SG)
641
6.7.4 Spritzgießen mit rotierendem Kern (Injection Spin Process)
644
6.8 Spritzgießen von Mikrostrukturen/Mikrospritzgießen
646
Literatur zu Abschnitt 6.8
651
6.9 Verfahren mit veränderlicher Werkzeugtemperatur
652
6.9.1 Variothermverfahren
652
6.9.2 Cryomold-Verfahren
654
Literatur zu Abschnitt 6.9
654
6.10 Spritzgießen von Hohlkörpern
655
6.10.1 Blasspritzgießen
655
Literatur zu Abschnitt 6.10.1
655
6.10.2 Spritzblasen/Spritzstreckblasformen
655
Literatur zu Abschnitt 6.10.2
657
6.10.3 Mehrschichtkörper aus extrudiertem Innenliner und spritzgegossenem Mantel
657
6.10.4 Mehrschichtspritzgießen von Vorformlingen für das Streckblasen
657
6.11 Spritzgießen mit Doppelwerkzeugen in Hintereinanderanordnung
658
6.11.1 Tandem-Spritzgießverfahren (TSV)
658
6.11.2 Stack-Mould-Technik
660
6.11.3 Index-Platten-Technik
660
Literatur zu Abschnitt 6.11
660
6.12 Einarbeitung von Fasern beim Spritzgießen
661
6.13 Sonderverfahren des Elastomer-Spritzgießens
661
6.13.1 Flüssigsilikonspritzgießen (LSR-Spritzgießen oder LIM)
661
6.13.2 Injection-Transfer-Moulding (ITM)
663
Literatur zu Abschnitt 6.13
664
6.14 Sonderverfahren des Duroplast-Spritzgießens
666
6.14.1 Spritzgießen von Polyester-Formmassen
666
6.14.2 BMC-Sonderverfahren
667
6.14.2.1 DMC-Verfahren (Dough Moulding Compound)
667
6.14.2.2 ZMC-Verfahren
667
6.14.2.3 NMC-Verfahren (Nodular Moulding Compound)
668
Literatur zu Abschnitt 6.14
669
6.15 Pulverspritzgießen (PIM)
669
6.15.1 Spritzgießen von Metall- oder Keramikteilen
669
6.15.2 Spritzgießen von Magnesium Thixomoldingverfahren [4]
673
Literatur zu Abschnitt 6.15
679
7 Die Spritzgießmaschine
682
Literatur zu Abschnitt 7
685
7.1 Maschinenauswahl beim Einkauf
685
Literatur zu Abschnitt 7.1
704
7.2 Spritzeinheit
704
7.2.1 Aggregatführung
707
Literatur zu Abschnitt 7.2 bis 7.2.1
713
7.2.2 Spritzgießzylinder
713
7.2.2.1 Maschinentrichter
714
7.2.2.2 Metallabscheidung
715
7.2.2.2.1 Trichtermagnete
715
7.2.2.2.2 Metallabscheider mit Metallsuchspule
716
7.2.2.2.3 Metallextraktoren mit Zykonabscheidung
718
7.2.2.2.4 Metallabscheider fu¨ r Spritzgussteile
718
7.2.3 Zylindereinfüllöffnung
718
7.2.4 Zylinderkopf
719
Literatur zu Abschnitt 7.2.2 bis 7.2.4
720
7.3 Rotatorischer Schneckenantrieb
721
7.3.1 Hydromotorischer Schneckenantrieb
723
7.3.2 Elektromechanischer Schneckenantrieb
723
7.3.3 Schnecken- und Zylinderwechsel
724
7.3.4 Einspritzdruck, maschinenseitig
725
7.3.5 Schneckendrehmoment
729
7.3.6 Schneckendrehzahl/Schneckenumfangsgeschwindigkeit
730
7.3.7 Dosierweg
733
7.3.8 Verweilzeitgerechte Schneckengeometrie
741
Literatur zu Abschnitt 7.3
743
7.4 Schnecken
744
7.4.1 Auslegungsansätze für normale Dreizonen-Schnecken
747
7.4.2 Standardschnecken für die Thermoplastverarbeitung
753
Literatur zu Abschnitt 7.4.1 bis 7.4.2
755
7.4.3 Berechnungsmethoden für Spritzgießplastifiziereinheiten
756
7.4.3.1 Modellgesetze für Spritzgießplastifiziereinheiten
757
7.4.3.2 Prozessbeschreibende mathematisch-physikalische Modelle
759
7.4.3.3 Druck-Durchsatzverhalten
761
7.4.3.4 Aufschmelzverlauf
762
7.4.3.5 Temperaturentwicklung
763
7.4.3.6 Verweilzeit
764
7.4.3.7 Schneckenantriebsleistung
765
Literatur zu Abschnitt 7.4.3
767
7.4.4 Sonderschnecken für Thermoplaste
767
7.4.4.1 Gangtiefenveränderung
768
7.4.4.2 Marmorierschnecken/Kolbeneinheiten für Marmorier-Spritzgießen
768
7.4.4.3 Hochleistungsschnecken
770
7.4.4.3.1 Verlängerte Dreizonen-Schnecken
772
7.4.4.3.2 Scher-Mischteilschnecken
772
7.4.4.3.3 Barriere-Schnecken
773
7.4.4.3.4 Mehrgängige Schnecken
774
7.4.4.4 Zylinder (Schnecke) mit Einzugshilfe
774
7.4.4.5 Unterdosiereinrichtung für Schnecken
774
7.4.4.6 Schnecken für PVC-hart
775
7.4.4.7 Entgasungsschnecken
776
7.4.4.8 Vorplastifizierschnecken
779
7.4.4.9 Plastifizier- und Einspritzelemente für Mikrospritzgießen
780
Literatur zu Abschnitt 7.4.4
781
7.4.5 Schnecken für Duroplastverarbeitung
782
Literatur zu Abschnitt 7.4.5
785
7.4.6 Elastomerschnecken
785
7.4.7 Sonstige Plastifizierelemente
786
Literatur zu Abschnitt 7.4.6 und 7.4.7
787
7.4.8 Schneckentemperierung
787
7.4.9 Schneckenspitzen
787
7.4.10 Rückströmsperren (RSP)
788
Literatur zu Abschnitt 7.4.10
794
7.4.11 Reinigung der Plastifiziereinheit (Schneckenreinigung)
794
7.4.11.1 Zylinderreinigung
795
7.4.11.2 Schneckenreinigung durch Extrusionsbetrieb und Abpumpen
795
7.4.11.3 Reinigung mit Zusatzmitteln
796
7.4.11.4 Mechanische Schneckenreinigung
797
7.4.11.5 Was bei der Schnecken- und Zylinderreinigung unbedingt zu vermeiden ist
799
Literatur zu Abschnitt 7.4.11
799
7.5 Verschleißschutz beim Spritzgießen
800
7.5.1 Die Verschleißproblematik beim Spritzgießen
802
7.5.2 Ursachen für Verschleiß
804
7.5.3 Verschleißschutzmaßnahmen
810
7.5.3.1 Richtige Werkstoffauswahl für Plastifiziereinheiten
810
7.5.3.2 Konstruktive Maßnahmen zur Verschleißminderung
815
7.5.4 Verschleißschutz durch sorgsamen Umgang
815
7.5.5 Verschleißschutz durch Reparatur
818
7.5.6 Wirtschaftlichkeit des Verschleißschutzes
818
7.5.7 Verschleißschutz an Spritzgießwerkzeugen
820
Literatur zu Abschnitt 7.5
823
7.6 Düse
825
7.6.1 Offene Düse
827
7.6.2 Verschlussdüse
827
7.6.2.1 Thermische Verschlussdüse
828
7.6.2.2 Mechanisch öffnende Verschlussdüse
828
7.6.2.3 Durch den Einspritzdruck öffnende Düsen
832
7.6.2.4 Düsen für Direktanspritzung
835
7.6.2.5 Koaxiale Nadeldüsen
835
7.6.2.6 Schrägdüse
835
7.6.2.7 Luftdruckbetätigte Verschlussdüse
836
7.6.3 Düse mit Schmelzefilter
836
7.6.3.1 Düsen mit eingebauten Filterpatronen
837
7.6.3.2 Filterdüse mit Nadelverschluss
839
7.6.3.3 Schmelzefilter-Düsen mit Reinigungssystem
840
7.6.4 Düsen mit statischem Mischer
843
7.6.5 Beheizung von Düsen
845
7.6.5.1 Außen beheizte Düsen
845
7.6.5.2 Innen beheizte Düsen
845
7.6.6 Verschleißschutz der Düsen (siehe auch Abschnitt 7.5.4)
846
Literatur zu Abschnitt 7.6
847
7.7 Zubehör zur Einspritzeinheit
848
Literatur zu Abschnitt 7.7
850
7.8 Schließeinheit
850
7.8.1 Mechanische Zuhaltung
866
7.8.1.1 Bewegungsablauf beim Schließen und Öffnen
868
7.8.2 Hydraulische Zuhaltung
871
7.8.3 Säulenlose Schließeinheit
873
7.8.4 Zweiplatten-Schließeinheit
883
7.8.5 Schließkraft und Zuhaltekraft
887
Literatur zu Abschnitt 7.8.1 bis 7.8.5
892
7.8.6 Zubehör zur Schließeinheit
893
7.8.6.1 Auswerfersysteme
894
7.8.6.2 Säulenziehvorrichtung
896
7.8.6.3 Spannvorrichtung
897
7.8.6.4 Ausschraubvorrichtung
898
7.8.6.5 Werkzeugsicherung
898
7.8.6.6 Magnetische Werkzeugaufspannung
899
7.8.6.7 Standardausrüstungen und -funktionen der Schließeinheit
901
Literatur zu Abschnitt 7.8.6
904
7.9 Antriebseinheit
906
7.9.1 Betriebsarten
910
7.9.1.1 Hydromechanischer Antrieb (elektro-hydraulischer Antrieb)
910
7.9.2 Pumpenantriebe
916
7.9.2.1 Konstantpumpenantrieb
916
7.9.2.2 Regelpumpenantrieb
919
7.9.2.3 Druckspeicherantrieb
924
7.9.2.4 Elemente hydromechanischer Antriebe
927
7.9.2.4.1 Hydropumpen
927
7.9.4.2.2 Hydromotoren
932
7.9.2.4.3 Stellglieder
938
7.9.2.4.3.1 Stromventile
939
7.9.2.4.3.2 Druckventile
941
7.9.2.4.3.3 Digitale Stellelemente
942
7.9.3 Hybridantriebe
942
7.9.4 Elektromechanischer Antrieb
943
7.9.4.1 Elemente elektromechanischer Antriebe
948
7.9.4.1.1 Regelbare E-Motoren
948
7.9.4.1.2 Geschlossene Regelkreise über Resolver
950
7.9.4.1.3 Mechanische Getriebe für elektromechanische Antriebe
951
7.9.4.1.4 Sensorik
954
Literatur zu Abschnitt 7.9
957
7.10 Energieverbrauch
959
7.10.1 Energieverbrauch und Wirkungsgrad hydromechanischer Spritzgießmaschinen
961
7.10.2 Energieverbrauch und Wirkungsgrad elektromechanischer Antriebe
962
7.10.3 Umrüstung von Spritzgießmaschinen auf geringeren Energieverbrauch
963
Literatur zu Abschnitt 7.10 bis 7.10.3
964
7.10.4 Exemplarstreuung
964
Literatur zu Abschnitt 7.10.4
966
7.10.5 Schallemission bei Spritzgießmaschinen
966
7.10.5.1 Geräuschentwicklung
966
7.10.5.2 Geräuschdämpfung der Hydraulik
968
7.10.6 Wartungshinweise
969
7.10.6.1 Maschinenpflege/Hydraulikpflege
969
7.10.6.2 Wartungshinweise für Temperiersystem im Werkzeug und am Zylinder
974
7.10.7 Sicherheitstechnische Erfordernisse, Sicherheitstechnische Maßnahmen
974
7.10.8 Unfallverhütungsvorschriften
975
Literatur zu Abschnitt 7.10.5 bis 7.10.8
977
7.11 Mess-, Steuer- und Regeleinheit
977
7.11.1 Begriffsbestimmung
977
7.11.1.1 Messen und Überwachen
978
7.11.1.2 Steuern
979
7.11.1.3 Regeln
980
7.11.2 Temperaturmessung
981
7.11.2.1 Wandtemperatur
981
7.11.2.2 Messung der Massetemperatur
985
7.11.2.3 Massetemperaturen in Spritzgießwerkzeugen
987
7.11.2.4 Messung der Lichtdurchlässigkeit bei teilkristallinen Kunststoffen im Werkzeug
988
7.11.3 Temperaturregelung
988
7.11.4 Druckmessung
992
7.11.4.1 Druckmessung in der Hydraulik
992
7.11.4.2 Druckmessung im Schneckenvorraum
993
7.11.4.3 Werkzeugdrücke beim Spritzgießen
994
7.11.4.4 Messung der Säulendehnung
995
7.11.4.5 Visuelle Überwachung der Entformung
996
7.11.5 Prozessführung beim Spritzgießen
997
7.11.5.1 Ziele der Prozessführung
997
7.11.5.2 Steuerung der Füll- und Nachdruckphase
1001
7.11.5.3 Ablaufsteuerung durch elektrische oder elektronische Zeitglieder und zentraler Einstellung
1002
7.11.5.4 Steuerung mit zentraler Einstellung und mit digitalen Strom- und Druckventilen
1004
7.11.5.5 Regelung der Füll- und Nachdruckphase
1004
7.11.6 Optimierungsstrategien
1005
7.11.6.1 Optimierung der Nachdruckphase nach dem pvT-Diagramm
1006
7.11.6.2 pmT-Regelung
1007
7.11.6.3 Fließzahl-Regelung
1008
7.11.6.4 Integrierte Regelung der Einspritz- und Nachdruckphase
1008
7.11.6.5 Hill-Climbing-Verfahren
1008
7.11.6.6 Gradientenverfahren
1009
7.11.6.7 Reine Zufallssuche
1009
7.11.6.8 Evolutionsstrategie
1009
7.11.6.9 Fuzzy-Technik
1010
7.11.7 Anwendung von Rechnern beim Spritzgießen
1011
7.11.7.1 Rechnergeführte automatische Spritzgießanlage
1014
Literatur zu Abschnitt 7.11
1017
8 Bauarten von Spritzgießmaschinen
1022
8.1 Kolbenspritzgießmaschinen
1024
8.1.1 Kolbenspritzgießmaschinen mit Vorplastifizierung
1025
8.1.1.1 Kolbenspritzgießmaschinen mit Kolbenvorplastifizierung
1026
8.1.1.2 Kolbenspritzgießmaschinen mit Schneckenvorplastifizierung und Kolbeneinspritzung
1027
8.1.1.3 Schneckenvorplastifizierung mit Kolbendosierung (-akkumulierung) und Kolbeneinspritzung
1030
8.1.1.4 Kleinspritzgießmaschinen und Mikrospritzgießmaschinen
1031
8.2 Spritzgießmaschinen zur Verarbeitung von Polyester-Formmassen (BMC, DMC, TMC, ZMC, NMC, LP/LS-BMC-Spritzgießen)
1045
8.3 Mehrkomponenten-Spritzgießmaschinen
1047
8.3.1 Mehrkomponentenspritzgießmaschinen in Horizontalbauweise
1049
8.3.2 Mehrkomponentenspritzgießmaschinen in Vertikalbauweise
1050
8.3.3 Sandwich(Zweikomponenten-)spritzgießmaschinen
1051
8.4 Einrichtungen für die Gasinjektionstechnik
1051
8.5 Mehrstationenmaschinen
1054
8.5.1 Maschinen mit mehreren Werkzeugstationen
1054
8.5.2 Tandem-Spritzgießverfahren (TSV)
1057
8.5.3 Zwei-Platten-Spritzgießmaschinen mit gegenüberliegenden Spritzeinheiten [1]
1060
8.5.4 Twinmaschine [1]
1062
8.5.5 Index-Spritzgießmaschine
1062
8.6 Spritzgießmaschinen mit Aufbereitungsfunktionen
1063
8.6.1 Compoundier-Spritzgießmaschine
1064
8.6.2 Maschinen und Vorrichtung zum Einzug langer Fasern
1065
8.7 Spritzgießmaschinen für die Verarbeitung von Elastomeren
1066
8.7.1 Spritzgießmaschinen für die Kautschukverarbeitung
1066
8.7.2 LSR-Spritzgießmaschinen
1069
8.8 Sonstige Sonderbauarten
1073
8.8.1 Spritzgießmaschinen fu¨ r Keramikverarbeitung
1073
8.8.2 Sonderbauarten ohne Marktbedeutung
1073
Literatur zu Abschnitt 8
1074
9 Baugrößen, Leistungsdaten
1080
9.1 Baugrößen
1080
9.2 Leistungsdaten
1084
9.2.1 Leistungsdaten der Spritzeinheit (Hubvolumen, Arbeitsvermögen, Einspritzdruck, Einspritzstrom, verfügbare Einspritzleistung, Plastifizierstrom)
1086
9.2.2 Leistungsdaten der Schließeinheit
1105
9.3 Allgemeine Leistungsdaten
1109
Literatur zu Abschnitt 9
1112
10 Produktentwicklung
1114
10.1 Methodische Produktentwicklung [nach 11]
1114
10.1.1 Erstellung eines Pflichtenhefts
1115
10.1.2 Machbarkeitsstudie
1116
10.1.3 Erstellen des Projektplans
1117
10.1.4 Produktgestaltung/Aufgaben der Entwicklungsteams
1117
10.1.5 Werkstoffauswahl
1117
10.1.5.1 Werkstoffauswahl am Beispiel eines Pumpengehäuses
1118
10.1.5.2 Konstruktion/Rapid Prototyping
1118
10.1.6 Mechanische Auslegung/Dimensionierung
1119
10.1.7 Rheologische Auslegung
1120
10.1.8 Werkzeugauslegung
1121
10.1.9 Erprobung
1121
10.1.10 Kostenkalkulation
1121
10.2 Fertigungsgerechte Formteilgestaltung
1122
Literatur zu Abschnitt 10
1126
11 Werkzeugbau
1128
11.1 Entformung
1128
11.2 Auswerferkraft, Entformkraft
1129
11.3 Fachzahl
1131
11.4 Fertigungsgerechte Werkzeugauslegung
1134
11.5 Werkzeugauslegung
1135
11.5.1 Mechanische Auslegung
1135
11.6 Rheologische Auslegung
1139
11.6.1 Fließwege
1139
11.6.2 Angusslage, Angussgestaltung, Balancierung
1143
11.7 Thermische Auslegung
1146
11.7.1 Kühlsysteme
1146
11.7.1.1 Bestimmung der Kühlzeit
1147
11.7.1.2 Homogene Abkühlung
1149
11.7.1.3 Auslegung der Kühlung an kritischen Formteilpartien
1150
11.7.1.4 Vorgehensweise einer thermischen Werkzeugauslegung
1151
11.7.2 Heizsysteme
1151
11.8 Angusssysteme
1152
11.8.1 Mitentformte Angüsse
1152
11.8.1.1 Angussbuchse
1152
11.8.1.2 Anguss- und Verteilerkanäle
1154
11.8.1.3 Anschnitte
1154
11.8.1.3.1 Punktanguss
1155
11.8.1.3.2 Stangenanguss
1155
11.8.1.3.3 Band- oder Filmanguss
1156
11.8.1.3.4 Schirmanguss
1157
11.8.1.3.5 Ringanguss
1158
11.8.2 Selbstabtrennende Angusssysteme
1158
11.8.2.1 Tunnelanguss
1158
11.8.2.2 Abreiß-Punktanguss-Dreiplattenwerkzeug
1159
11.8.3 Spritzgießen ohne Angussverlust
1160
11.8.3.1 Angussloses Spritzgießen
1160
11.8.3.2 Vorkammer-Punktanguss
1161
11.8.3.3 Isolierverteiler
1161
11.8.3.4 Anspritzen durch den Auswerfer
1162
11.8.4 Heißkanalsysteme
1163
11.8.5 Kaltkanalsysteme für vernetzende Kunststoffe
1166
11.8.5.1 Kaltkanalsysteme für Elastomer-Spritzgießwerkzeuge
1166
11.8.5.2 Kaltkanalwerkzeuge für Duroplaste
1167
11.8.5.3 Wärmeleitrohre im Schmelzeleitsystem
1168
11.8.6 Werkzeugoberfläche
1169
11.8.6.1 Thermische Behandlung
1170
11.8.6.2 Thermochemische Behandlung
1170
11.8.6.3 Elektrochemische Behandlung
1170
11.8.6.4 Gasphasenabscheidung
1171
11.8.6.5 Hochglanzpolieren
1172
11.8.6.6 Narbung
1172
11.8.6.7 Glanz
1172
11.9 Sonderwerkzeuge
1174
11.10 Das Evakuieren von Werkzeugen
1176
11.11 Prototypwerkzeugbau
1179
11.11.1 Abformverfahren von Positivmodellen
1180
11.11.1.1 Harzabgießen
1180
11.11.1.2 Metallspritzen
1181
11.11.1.3 Direktherstellen von Werkzeugschalen
1182
11.11.2 Rapid-Prototyping
1183
11.11.2.1 Stereolithographie
1183
11.11.2.2 Laser-Sintern
1184
11.11.2.3 Feingießen
1185
Literatur zu Kapitel 11
1186
12 Zyklusanalyse
1190
12.1 Kühl-/Heizzeitermittlung
1191
12.2 Pausenzeit
1195
12.3 Zykluszeit
1195
Literatur zu Kapitel 12
1196
13 Fertigungsvorbereitung
1198
13.1 Materialbereitstellung
1198
13.2 Rüstvorgang
1200
13.3 Werkzeugwechsel
1202
13.4 Handhabungskopfwechsel
1206
13.5 Werkzeugreinigung
1207
13.6 Fabrikplanung
1209
Literatur zu Kapitel 13
1210
14 Spritzgießfertigung
1212
14.1 Anfahrvorgang
1213
14.2 Qualitätssicherung beim Spritzgießen, Fertigungsüberwachung
1213
14.2.1 Qualitätssicherung in der Produktion
1214
14.2.2 Wareneingangsprüfung
1218
14.2.3 Abnahme-/Annahmeprüfung
1218
14.3 Reproduzierverhalten
1219
14.4 Materialwechsel
1220
14.5 Flexible Fertigung/optimierte Fertigungsverfahren
1221
14.6 Qualitätsmanagement und Zertifizierung
1222
14.6.1 Aufbau und Implementierung eines QM-Systems
1223
14.6.2 Zertifizierung
1225
Literatur zu Kapitel 14
1228
15 Peripheriegeräte/Automationszubehör
1230
Literatur zu Abschnitt 15
1233
15.1 Temperiertechnologie
1233
15.1.1 Wärmetausch beim Spritzgießen
1237
15.1.2 Auslegung des Wärmetauschsystems im Werkzeug
1238
15.1.2.1 Temperierkanallage
1238
15.1.2.2 Konturgenaue Anpassung der Temperierkanäle
1241
15.1.2.3 Kühlkanallänge/Druckverlust
1243
15.1.2.4 Einfluss des Werkzeugwerkstoffs auf den Wärmeaustausch
1245
15.1.3 Wassermanagement
1246
15.1.4 Vorsorge am Temperiersystem
1247
15.1.5 Temperiergeräte
1249
15.1.6 Die Wahl des Temperiermediums
1252
15.1.6.1 Funktionsprinzip von Temperiergeräten
1254
15.1.6.2 Reduzieren der Druckverluste durch Parallelschaltung
1260
15.1.7 Die Pumpe in Temperiergeräten
1261
15.1.8 Überwachen der Temperierwirkung
1262
15.1.9 Wärmerückgewinnung
1262
Literatur zu Abschnitt 15.1
1264
15.2 Beschickungsgeräte
1266
Literatur zu Abschnitt 15.2
1267
15.3 Entnahmegeräte
1267
Literatur zu Abschnitt 15.3
1268
15.4 Einfärbegeräte
1269
15.5 Metallsuchgeräte/Metallausscheider
1269
15.6 Reinraumtechnik
1269
Literatur zu Abschnitt 15.6
1278
15.7 Schneidmühlen
1278
Literatur zu Abschnitt 15.7
1282
16 Recycling für das Spritzgießen
1284
16.1 Innerbetriebliches Recycling
1285
16.1.1 Thermoplaste
1285
16.1.2 Duroplaste und Elastomere
1287
16.2 Qualitätssicherung bei Recyclingmaterial
1287
16.3 Maschinentechnik für Recyclingaufgaben
1288
Literatur zu Kapitel 16
1289
Anhang
1292
Register
1298
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