Kunststofftechnik leicht gemacht

Inhalt

Vorwort

Kapitel 1 Polymere und Kunststoffe

1.1 Duroplaste

1.2 Thermoplaste

1.3 Amorphe und teilkristalline Kunststoffe

Kapitel 2 Standardkunststoffe

2.1 Polyethylen (PE)

2.1.1 Einteilung

2.1.2 Eigenschaften von Polyethylen

2.1.3 Recycling

2.1.4 Anwendungsgebiete

2.2 Polypropylen (PP)

2.2.1 Eigenschaften von Polypropylen

2.2.2 Recycling

2.3 Polyvinylchlorid (PVC)

2.3.1 Eigenschaften von PVC

2.3.2 Recycling

2.4 Polystyrol (PS)

2.4.1 Einteilung

2.4.2 Eigenschaften von Polystyrol

2.4.3 Recycling

2.4.4 Anwendungsgebiete

2.5 Styrol-Acrylnitril (SAN)

2.6 Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

2.6.1 ABS Blends

2.6.2 Eigenschaften von ABS

2.6.3 Recycling

2.6.4 Anwendungsgebiete

2.7 Polymethylmethacrylat (PMMA)

2.7.1 Eigenschaften von PMMA

2.7.2 Recycling

2.7.3 Anwendungsgebiete

Kapitel 3 Technische Kunststoffe

3.1 Polyamid (Nylon)

3.1.1 Einteilung

3.1.2 Eigenschaften von Polyamid

3.1.3 Recycling

3.1.4 Anwendungsgebiete

3.2 POM (Polyoxymethylen)

3.2.1 Eigenschaften von POM

3.2.2 Recycling

3.2.3 Anwendungsgebiete

3.3 Polyester

3.3.1 Eigenschaften von PBT und PET

3.3.2 Recycling

3.3.3 Anwendungsgebiete

3.4 Polycarbonat

3.4.1 Eigenschaften von Polycarbonat

3.4.2 Recycling

3.4.3 Anwendungsgebiete

Kapitel 4 Thermoplastische Elastomere

4.1 TPE-O

4.1.1 Eigenschaften von TPE-O

4.1.2 Anwendungsbereiche

4.2 TPE-S

4.2.1 Eigenschaften von TPE-S

4.2.2 Anwendungsbereiche

4.3 TPE-V

4.3.1 Eigenschaften von TPE-V

4.3.2 Anwendungsbereiche

4.4 TPE-U

4.4.1 Eigenschaften von TPE-U

4.4.2 Anwendungsbereiche

4.5 TPE-E

4.5.1 Eigenschaften von TPE-E

4.5.2 Anwendungsbereiche

4.6 TPE-A

4.6.1 Eigenschaften von TPE-A

4.6.2 Anwendungsbereiche

Kapitel 5 Hochleistungspolymere

5.1 Hochleistungsthermoplaste

5.1.1 Recycling

5.2 Fluorpolymere

5.2.1 Eigenschaften von PTFE

5.2.2 Anwendungsbereiche

5.3 Hochleistungs-Polyamid – PPA

5.3.1 Eigenschaften von PPA

5.3.2 Anwendungsbereiche

5.4 Flüssigkristalline Polymere – LCP

5.4.1 Eigenschaften von LCP

5.4.2 Anwendungsbereiche

5.5 Polyphenylensulfid – PPS

5.5.1 Eigenschaften von PPS

5.5.2 Anwendungsbereiche

5.6 Polyetheretherketon – PEEK

5.6.1 Eigenschaften von PEEK

5.6.2 Anwendungsbereiche

5.7 Polyetherimid – PEI

5.7.1 Eigenschaften von PEI

5.7.2 Anwendungsbereiche

5.8 Polysulfon – PSU

5.8.1 Eigenschaften von PSU

5.8.2 Anwendungsbereiche

5.9 Polyphenylsulfon – PPSU

5.9.1 Eigenschaften von PPSU

5.9.2 Anwendungsbereiche

Kapitel 6 Biokunststoffe und Biokomposite

6.1 Definition

6.1.1 Was bedeutet Biokunststoff?

6.1.2 Markt

6.1.3 Produktion und Einsatz von Biokunststoffen

6.2 Biokunststoffe

6.3 Biopolymere

6.4 Polymere auf biologischer Basis: Biopolyester

6.5 Polymere auf biologischer Basis: Biopolyamide

6.6 Biopolymere auf Basis von Mikroorganismen

6.7 Bioethanol oder Biomethanol

6.8 Biokomposite

6.9 Weitere Information zu Biokunststoffen

Kapitel 7 Kunststoffe und Umwelt

7.1 Kunststoff ist klimafreundlich und spart Energie

7.2 Auswirkungen der Umwelt auf Kunststoffe

7.3 Recycling von Kunststoffen

7.3.1 Kunststoff-Recycling in der EU

Kapitel 8 Modifizierung von Polymeren

8.1 Polymerisation

8.2 Additive

8.2.1 Steifigkeit und Zugfestigkeit

8.2.2 Oberflächenhärte

8.2.3 Verschleißfestigkeit

8.2.4 Zähigkeit

8.3 Physikalische Eigenschaften

8.3.1 Erscheinungsbild

8.3.2 Kristallinität

8.3.3 Witterungsbeständigkeit

8.3.4 Reibungsverhalten

8.3.5 Dichte

8.4 Chemische Eigenschaften

8.4.1 Barriereeigenschaften

8.4.2 Oxidationsbeständigkeit

8.4.3 Hydrolysebeständigkeit

8.5 Elektrische Eigenschaften

8.6 Thermische Eigenschaften

8.6.1 Wärmestabilisierung

8.6.2 Wärmeformbeständigkeit

8.6.3 Einstufung des Brandverhaltens

8.7 Materialpreis

Kapitel 9 Materialdaten und Messgrößen

9.1 Zugfestigkeit und Steifigkeit

9.2 Schlagzähigkeit

9.3 Maximale Einsatztemperatur

9.3.1 Dauergebrauchstemperatur

9.3.2 Wärmeformbeständigkeit

9.4 Prüfung des Brandverhaltens

9.4.1 Brennbarkeitsklasse HB

9.4.2 Brennbarkeitsklasse V

9.5 Elektrische Eigenschaften

9.6 Fließeigenschaften: Schmelzindex

9.7 Schwindung

Kapitel 10 Materialdatenbanken im Internet

10.1 CAMPUS

10.1.1 Eigenschaften von CAMPUS 5.2

10.2 Material Data Center

10.2.1 Eigenschaften des Material Data Center

10.3 Prospector Plastics Database

10.3.1 Eigenschaften der Prospector Plastics Database

Kapitel 11 Prüfverfahren für Kunststoff-Rohstoffe und Formteile

11.1 Qualitätskontrolle bei der Herstellung des Rohstoffs

11.2 Visuelle Qualitätskontrolle von Kunststoffgranulaten

11.3 Visuelle Prüfung von Kunststoffteilen

11.4 Prüfungen, die der Spritzgießer durchführen kann

11.5 Spezielle Prüfverfahren

Kapitel 12 Spritzgießverfahren

12.1 Geschichte

12.2 Eigenschaften

12.2.1 Einschränkungen

12.3 Die Spritzgießmaschine

12.3.1 Einspritzeinheit

12.3.2 Schließeinheit

12.3.3 Spritzgießzyklus

12.4 Alternative Spritzgießverfahren

12.4.1 Mehrkomponenten-Spritzgießen

12.4.2 Gas- oder Wasser-Injektion

Kapitel 13 Nachbearbeitungsverfahren

13.1 Oberflächenbehandlung von Formteilen

13.1.1 Bedrucken

13.1.2 Heißprägen

13.1.3 Tampondruck

13.1.4 Siebdruck

13.1.5 IMD: In-Mould-Dekorieren

13.1.6 Lasermarkierung

13.1.7 Lackierung

13.1.8 Metallisierung/Verchromung

Kapitel 14 Verschiedene Bauarten von Werkzeugen

14.1 Zweiplattenwerkzeuge

14.2 Dreiplattenwerkzeuge

14.3 Schieberwerkzeuge

14.4 Werkzeuge mit rotierenden Kernen

14.5 Etagenwerkzeuge

14.6 Werkzeuge mit Auswerfern an der festen Werkzeughälfte

14.7 Familienwerkzeuge

14.8 Mehrkomponenten-Werkzeuge

14.9 Werkzeuge mit Schmelzkernen

Kapitel 15 Aufbau von Werkzeugen

15.1 Die Aufgaben des Werkzeugs

15.2 Angusssysteme – Kaltkanal

15.3 Angusssysteme – Heißkanal

15.4 Pfropfenfänger/Angusszieher

15.5 Temperier- und Kühlsysteme

15.6 Belüftungssyteme

15.7 Auswerfersysteme

15.8 Entformungsschrägen

Kapitel 16 Werkzeuggestaltung und Produktqualität

16.1 Durch das Werkzeug verursachte Probleme

16.1.1 Zu schwache Werkzeugplatten

16.1.2 Fehlerhafte Auslegung von Anguss und Düse

16.1.3 Fehlerhafte Auslegung der Angusskanäle

16.1.4 Fehlerhafte Auslegung bzw. Positionierung oder Fehlen des Pfropfenfängers

16.1.5 Fehlerhafte Auslegung des Anschnitts

16.1.6 Fehlerhafte Entlüftung

16.1.7 Fehlerhafte Regelung der Werkzeugtemperatur

Kapitel 17 Prototypenwerkzeuge und Analyse des Füllvorgangs

17.1 Prototypenwerkzeuge

17.2 Analyse des Füllvorgangs

17.2.1 Analyse des Füllvorgangs

17.3 Arbeitsablauf

17.3.1 Gitternetzmodell

17.3.2 Werkstoffauswahl

17.3.3 Verfahrensparameter

17.3.4 Auswahl des Anschnittpunkts

17.3.5 Simulation

17.3.6 Ergebnisse der Simulation

17.3.7 Füllverlauf

17.3.8 Druckverteilung

17.3.9 Schließkraft

17.3.10 Kühlzeit

17.3.11 Temperaturregelung

17.3.12 Schwindung und Verzug

17.3.13 Glasfaserorientierung

17.3.14 Analyse des Verzugs

17.3.15 Position des Anschnitts

17.3.16 Materialwechsel

17.3.17 Simulations-Software

Kapitel 18 Rapid Prototyping und Additive Fertigungsverfahren

18.1 Prototypen

18.2 Rapid Prototyping (RP)

18.2.1 SLA – Stereolithographie

18.2.2 SLS – Selektives Laser Sintern

18.2.3 FDM – Fused Deposition Modeling

18.2.4 3D-Drucken

18.2.5 3D-Drucker

18.2.6 PolyJet

18.3 Generative Fertigung (Additive Manufacturing)

Kapitel 19 Kostenberechnungen für Formteile

19.1 Berechnung der Bauteilkosten

19.2 Szenarien Bauteilkosten

19.3 Kostenvergleich

Kapitel 20 Extrusion

20.1 Der Extrusionsprozess

20.1.1 Vorteile (+) und Grenzen (–)

20.2 Materialien für die Extrusion

20.3 Die Auslegung des Extruders

20.3.1 Der Zylinder

20.3.2 Einschneckenextruder

20.3.3 Barriereschnecken

20.3.4 Parallele Doppelschneckenextruder

20.3.5 Konische Doppelschneckenextruder

20.3.6 Rotationsrichtung

20.3.7 Vergleich von Einschnecken- und Doppelschneckenextrudern

20.3.8 Werkzeug/Düse

20.3.9 Kalibrierung

20.3.10 Korrugatoren

20.3.11 Kühlung

20.3.12 Abzug

20.3.13 Kennzeichnung

20.3.14 Nachbearbeitung

20.3.15 Trennen

20.3.16 Wickeln

20.4 Extrusionsverfahren

20.4.1 Extrusion mit geradem Werkzeug

20.4.2 Extrusion mit Umlenk-Werkzeug

20.4.3 Extrusion von Platten

20.4.4 Coextrusion

20.4.5 Folienblasen

20.4.5.1 Vorteile (+) und Grenzen (–) des Folienblasens

20.4.6 Kabelherstellung

20.4.7 Monofilamente

20.4.8 Compoundierung

20.5 Gestaltung von extrudierten Produkten

20.5.1 Verrippung, Versteifung

20.5.2 Hohlräume

20.5.3 Dichtlippe

20.5.4 Scharnier

20.5.5 Führungen

20.5.6 Gleitverbindung

20.5.7 Schnappverbindung

20.5.8 Balg

20.5.9 Insert/Verstärkung

20.5.10 Reibung an der Oberfläche

20.5.11 Bedrucken/Stempeln

20.5.12 Dekoration der Oberfläche

20.5.13 Seitliche Löcher

20.5.14 Unregelmäßige Löcher

20.5.15 Korrugatoren

20.5.16 Spiralisierung

20.5.17 Schäumen

20.5.18 Extrudierte Schraubenlöcher

20.5.19 Muffen und Heizelementschweißen

Kapitel 21 Alternative Verarbeitungsmethoden für Thermoplaste

21.1 Blasformen

21.2 Rotationsformen

21.3 Vakuumformen

Kapitel 22 Vorgehensweise bei der Materialauswahl

22.1 Wie wählen Sie das richtige Material für Ihr Entwicklungsprojekt?

22.2 Entwicklungskooperation

22.3 Festlegung des Anforderungsprofils

22.4 Muss-Anforderungen

22.5 Kann-Anforderungen

22.6 Erstellung einer detaillierten Kostenanalyse

22.7 Erstellung eines aussagekräftigen Prüfprogramms

Kapitel 23 Anforderungen und Spezifikation von Kunststoffprodukten

23.1 Hintergrundinformationen

23.2 Losgröße

23.3 Formteilgröße

23.4 Toleranzanforderungen

23.5 Gestaltung des Formteils

23.6 Montage-Anforderungen

23.7 Mechanische Belastung

23.8 Chemische Beständigkeit

23.9 Elektrische Eigenschaften

23.10 Umweltauswirkungen

23.11 Farbe

23.12 Oberflächeneigenschaften

23.13 Sonstige Eigenschaften

23.14 Gesetzliche Anforderungen

23.15 Anforderungen des Recyclings

23.16 Kostenanforderungen

23.17 Anforderungsprofil: Checkliste

23.17.1 Hintergrundinformation

23.17.2 Batchgröße

23.17.3 Formteilgröße

23.17.4 Toleranzanforderungen

23.17.5 Formteilgestaltung

23.17.6 Montage-Anforderungen

23.17.7 Mechanische Belastung

23.17.8 Chemische Beständigkeit

23.17.9 Elektrische Eigenschaften

23.17.10 Umweltauswirkungen

23.17.11 Farbe

23.17.12 Oberflächeneigenschaften

23.17.13 Sonstige Eigenschaften

23.17.14 Gesetzliche Anforderungen

23.17.15 Recycling

23.17.16 Kosten

Kapitel 24 Konstruktionsregeln für thermoplastische Formteile

24.1 Regel 1: Kunststoffe sind keine Metalle

24.2 Regel 2: Berücksichtigung der besonderen Eigenschaften von Kunststoffen

24.2.1 Anisotropes Verhalten

24.2.2 Temperaturabhängiges Verhalten

24.2.3 Zeitabhängige Spannungs-Dehnungs-Kurve

24.2.3.1 Kriechen

24.2.3.2 Relaxation

24.2.4 Geschwindigkeitsabhängige Eigenschaften

24.2.5 Umweltabhängige Eigenschaften

24.2.6 Einfache Bauteilauslegung

24.2.7 Einfache Einfärbung

24.2.8 Einfache Montage

24.2.9 Recycling

24.3 Regel 3: Konstruieren im Hinblick auf das zukünftige Recycling

24.3.1 Zerlegung

24.3.2 Wiederverwendete Materialien

24.3.3 Kennzeichnung

24.3.4 Reinigung

24.4 Regel 4: Integration mehrerer Funktionen in einem Bauteil

24.5 Regel 5: Einhaltung einer gleichmäßigen Wanddicke

24.6 Regel 6: Vermeidung von scharfen Kanten

24.7 Regel 7: Verwendung von Rippen zur Erhöhung der Steifigkeit

24.7.1 Einschränkungen bei der Gestaltung von Rippen

24.7.2 Materialsparende Konstruktion

24.7.3 Vermeidung von Einfallstellen bei Rippen

24.8 Regel 8: Sorgfältige Positionierung und Dimensionierung des Anschnitts

24.8.1 Bindenähte

24.9 Regel 9: Vermeiden von engen Toleranzen

24.10 Regel 10: Auswahl eines geeigneten Montageverfahrens

Kapitel 25 Verbindungstechniken für Thermoplaste

25.1 Verbindungstechniken, die die Demontage erleichtern

25.2 Integrierte Schnappverbindungen

25.3 Dauerhafte Verbindungstechniken

25.4 Ultraschallschweißen

25.5 Vibrationsschweißen

25.6 Rotationsschweißen

25.7 Heizelementschweißen

25.8 Infrarotschweißen

25.9 Laserschweißen

25.10 Nieten

25.11 Kleben

Kapitel 26 Der Spritzgießprozess

26.1 Analyse des Spritzgießprozesses

26.2 Kontaktangaben

26.3 Informationsbereich

26.4 Materialinformation

26.5 Angaben zur Maschine

26.6 Angaben zum Werkzeug

26.7 Trocknung

26.8 Angaben zur Verarbeitung

26.9 Temperaturen

26.10 Druck, Einspritzgeschwindigkeit und Schneckendrehzahl

26.11 Nachdruck

26.12 Einspritzphase

26.13 Schneckendrehzahl

26.14 Zeit- und Wegeinstellungen

Kapitel 27 Prozessparameter für das Spritzgießen

Kapitel 28 Problemlösung und Qualitätsmanagement

28.1 Höhere Qualitätsansprüche

28.2 Analytische Fehlerbehebung

28.2.1 Definition des Problems

28.2.2 Definition der Abweichung

28.3 Eingrenzung eines Problems

28.3.1 Einteilung von Problemen

28.3.2 Problemanalyse

28.3.3 Brainstorming

28.3.4 Überprüfung der Ursachen

28.3.5 Planung der zu ergreifenden Maßnahmen

28.4 Statistische Versuchsplanung (Statistical Design of Experiments – DOE)

28.4.1 Faktorielle Versuchsplanung

28.5 Fehler- Möglichkeits- und Einflussanalyse – FMEA

28.5.1 Allgemeine Konzepte der FMEA

Kapitel 29 Fehlersuche – Ursachen und Auswirkungen

29.1 Probleme beim Spritzgießen

29.2 Füllgrad

29.2.1 Teilfüllungen – Das Formteil ist nicht vollständig gefüllt

29.2.2 Gratbildung

29.2.3 Einfallstellen

29.2.4 Hohlräume oder Poren

29.3 Oberflächenfehler

29.3.1 Brandflecken

29.3.1.1 Entfärbung, dunkle Schlieren oder Materialabbau

29.3.1.2 Schwarze Stippen

29.3.1.3 Spliss oder Silberschlieren (an manchen Stellen der Oberfläche)

29.3.1.4 Diesel-Effekt – eingeschlossene Luft

29.3.2 Spliss oder Silberschlieren (auf der gesamten Oberfläche)

29.3.3 Farbschlieren – Schlechte Farbverteilung

29.3.4 Farbschlieren – Ungünstige Pigmentorientierung

29.3.5 Oberflächenglanz – Matte und glänzende Oberflächenabweichungen

29.3.6 Oberflächenglanz – Corona-Effekt

29.3.7 Spliss, Streifen und Blasen

29.3.8 Glasfaserschlieren

29.3.9 Bindenähte

29.3.10 Freistrahlbildung

29.3.11 Delaminierung

29.3.12 Schallplattenrillen (Orangenschalenhauteffekt)

29.3.13 Kalter Pfropfen

29.3.14 Auswerfermarkierungen

29.3.15 Ölflecken – braune oder schwarze Stippen

29.3.16 Wasserflecken

29.4 Geringe mechanische Festigkeit

29.4.1 Blasen oder Hohlräume im Inneren des Formteils

29.4.2 Risse

29.4.3 Unaufgeschmolzenes Material

29.4.4 Versprödung

29.4.5 Rissbildung

29.4.6 Probleme mit Mahlgut

29.5 Probleme mit der Maßhaltigkeit

29.5.1 Fehlerhafte Schwindung

29.5.2 Unrealistische Toleranzen

29.5.3 Verzug

29.6 Produktionsprobleme

29.6.1 Formteil haftet in der Kavität

29.6.2 Formteil haftet auf dem Kern

29.6.3 Formteil haftet an den Auswerferstiften

29.6.4 Anguss haftet im Werkzeug

29.6.5 Fadenbildung

Kapitel 30 Statistische Prozesskontrolle (SPC)

30.1 Warum SPC?

30.2 Begriffe der SPC

30.2.1 Normalverteilung (Gauß-Verteilung)

30.3 Standardabweichungen

30.3.1 Einfache Standardabweichung

30.3.2 Sechsfache Standardabweichung (Six Sigma)

30.3.3 Regelgrenzen

30.3.4 Zielwert

30.3.5 Zielwert Zentrierung (Target Value Centering, TC)

30.3.6 Maschinenfähigkeit (Cm)

30.3.7 Maschinenfähigkeitsindex (CmK)

30.3.8 Prozessfähigkeit (Cp)

30.3.9 Prozessfähigkeitsindex (Cpk)

30.3.10 Sechs wichtige Faktoren

30.3.11 Maschinenfähigkeit

30.3.12 Prozessfähigkeit

30.4 Anwendung der SPC in der Praxis

30.4.1 Software

30.4.2 Prozessdatenüberwachung

Kapitel 31 Internetadressen

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