Spritzgießwerkzeuge - Auslegung, Bau, Anwendung

Christian Hopmann, Georg Menges, Walter Michaeli, Paul Mohren

Spritzgießwerkzeuge

Auslegung, Bau, Anwendung

2018

1007 Seiten

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ISBN: 9783446453906

 

Vorwort

7

Zur 7.?Auflage

7

Die Autoren

11

Inhaltsverzeichnis

15

1 Das Spritzgießverfahren

33

1.1? Ablauf des Spritzgießprozesses

34

1.2? Spritzgießen von Thermoplasten

35

1.3? Spritzgießen vernetzender Formmassen

36

1.3.1? Spritzgießen von Elastomeren

37

1.3.2? Spritzgießen von Duroplasten

38

Literatur Kapitel?1

38

2 Formmassen für?das?Spritzgießen

39

2.1? Aufbau von Kunststoffen

39

2.2? Klassifikation von Kunststoffen aufgrund ihrer chemischen Struktur

40

2.2.1? Thermoplaste

40

2.2.1.1? Teilkristalline Thermoplaste

40

2.2.1.2? Amorphe Thermoplaste

41

2.2.2? Vernetzende Formmassen

43

2.2.2.1? Duroplaste

44

2.2.2.2? Elastomere

44

2.2.3? Zusatzstoffe

45

Literatur Kapitel?2

48

3 Gestalten von Bauteilen für das Spritzgießen von?Thermoplasten

49

3.1? Kunststoff als Konstruktionswerkstoff

49

3.2? Gestaltungsregeln für die fertigungs- und werkstoffgerechte Konstruktion von?Spritzgießbauteilen

50

3.2.1? Wanddicke so dünn wie möglich auslegen

51

3.2.2? Gleichbleibende Wanddicken vorsehen

55

3.2.3? Masseanhäufungen vermeiden

59

3.2.4? Ecken und Kanten mit Radien versehen

61

3.2.5? Rippen spritzgießgerecht gestalten

65

3.2.6? Ebene Flächen vermeiden

70

3.2.7? Ausreichende Konizitäten vorsehen

72

3.2.8? Hinterschneidungen vermeiden

72

3.2.9? Keine genauere Bearbeitung als nötig

76

3.2.10? Das Potenzial der freien Formgebung ausschöpfen

78

3.2.11? Position des Angusses bei der Formgestaltung beachten

83

3.2.12? Kunststoff-Metall-Verbunde spannungsausgleichend gestalten

86

3.2.13? Löcher und Auskernungen kunststoffgerecht gestalten

92

3.2.14? Gewinde kunststoffgerecht gestalten

94

3.2.15? Formteile verfahrensgerecht optimieren

97

3.3? Prototypenfertigung mithilfe additiver Verfahren

99

Literatur Kapitel?3

101

4 Maßänderungen, Schwindung und?Verzug

103

4.1? Einleitung

103

4.2? Definitionen zur Schwindung

103

4.3? Ursache der Schwindung

106

4.4? Ursachen des anisotropen Schwindungsverhaltens

107

4.5? Ursachen des Verzugs

109

4.6? Beeinflussung von Schwindung und?Verzug durch den Prozess

111

4.7? Hilfsmittel zur Schwindungsvorhersage

114

4.8? Toleranzen für Kunststoffformteile

115

4.8.1? Bestimmung der Toleranzgruppe

115

Literatur Kapitel?4

120

5 Das Spritzgießwerkzeug, seine Bauarten und?Aufgaben

123

5.1? Bezeichnungen am Spritzgießwerkzeug

123

5.2? Einteilung der Werkzeuge

123

5.3? Aufgaben des Spritzgießwerkzeugs

125

5.3.1? Kriterien zur Einteilung der Werkzeuge in Gruppen

127

5.3.2? Prinzipielle Vorgehensweise bei der Werkzeugkonstruktion

131

5.3.3? Bestimmung der Werkzeuggröße

136

5.3.3.1? Maximale Formnestzahl

136

5.3.3.2? Zuhaltekraft

137

5.3.3.3? Maximale Aufspannfläche

138

5.3.3.4? Erforderlicher Öffnungshub

138

5.3.4? Fließweg-Wanddickenverhältnis

139

5.4? Anordnung der Formnester in?der?Trennebene

141

5.4.1? Allgemeine Forderungen

141

5.4.2? Darstellung der Lösungsmöglichkeiten

142

5.4.3? Kräftegleichgewicht des Werkzeugs beim Füllvorgang

142

5.4.4? Zahl der Trennebenen

144

5.4.4.1? Konstruktive Lösungsmöglichkeiten

145

Literatur Kapitel?5

145

6 Verfahren zur?Abschätzung der?Werkzeugkosten

147

6.1? Allgemeines

147

6.2? Verfahren zur Werkzeugkalkulation

148

6.3? Das Prinzip der Kostenfunktion

150

6.3.1? Kalkulationsgruppe?I: Formnest (3.3.1–3.3.4?auszugsweise?aus?[6.9])

151

6.3.2? Kalkulationsgruppe?II: Grundaufbau

151

6.3.3? Kalkulationsgruppe?III: Grundfunktionseinheiten

153

6.3.4? Kalkulationsgruppe?IV: Sonderfunktionseinheiten

154

6.4? Das Prinzip der Kostenähnlichkeit

155

6.5? Weitere Kalkulationsansätze

158

6.5.1? Die ressourcenorientierte Prozesskostenrechnung

158

6.5.2? Das Prinzip der hierarchischen Ähnlichkeitssuche

159

6.6? Aktuelle Rechenprogramme

160

Literatur Kapitel?6

162

7 Eintritt der Schmelze in das Werkzeug, ihre?Verteilung und?der Füllvorgang der Kavitäten

165

7.1? Beschreibung des Angusssystems

165

7.2? Prinzip und Definition verschiedener Angusskanalarten

166

7.2.1? Normale Verteilerkanäle

166

7.2.2? Heißkanäle

167

7.2.3? Kaltkanäle

167

7.3? Anforderungen an das Angusssystem

168

7.4? Angussformen

169

7.5? Angussbuchse

171

7.6? Gestaltung der Verteilerkanäle

174

7.7? Gestaltung der Angussstege (Anschnitte)

177

7.7.1? Lage des Anschnittes am Formteil

181

7.8? Verteilerkanäle für hochgefüllte Schmelzen

186

7.9? Verteilerkanäle und Anschnitte für?vernetzende Formmassen

188

7.9.1? Elastomere

188

7.9.2? Duroplaste

189

7.10? Rheologische Werkzeugauslegung

189

7.10.1? Rheologische Grundlagen [7.39]

191

7.10.1.1? Ermittlung des viskosen Fließverhaltens unter Scherung?mit Hilfe des Kapillarrheometers

200

7.10.1.2? Dehnviskosität

204

7.10.1.3? Gleichungen zur Druckverlustberechnung in Angüssen?und Angussverteilern

205

7.11? Auslegung von Angüssen und Angussverteilern für vernetzende Formmassen

208

7.11.1? Elastomere

208

7.11.1.1? Berechnung des Füllvorgangs

208

7.11.1.2? Einfluss der Verarbeitungseigenschaften ermittelt anhand von Verarbeitungsfenstern

209

7.11.1.3? Kritische Anmerkungen und Beispiele zum Modell des?Verarbeitungsfensters

211

7.11.2? Duroplaste

213

Literatur Kapitel?7

216

8 Ausführung der?Angüsse

219

8.1? Stangenanguss

219

8.2? Band- oder Filmanguss

221

8.3? Schirmanguss

223

8.4? Ringanguss

225

8.5? Tunnelanguss

227

8.6? Abreiß-Punktanguss – Dreiplattenwerkzeug

229

8.7? Vorkammer-Punktanguss

232

8.8? Angussloses Anspritzen

236

8.9? Werkzeuge mit Isolierkanalverteilern [8.15]

236

8.10? Temperierte Angusssysteme – Heißkanal [8.16]

240

8.10.1? Heißkanalsysteme

240

8.10.1.1? Wirtschaftliche Vor- und Nachteile der Heißkanalsysteme

242

8.10.1.2? Heißkanäle für verschiedene Anwendungen und neue?Möglichkeiten

243

8.10.1.3? Aufbau und Bestandteile eines Heißkanalsystems

244

8.10.1.3.1? Außen- und Innenbeheizte Systeme

246

8.10.1.4? Angussbuchse

249

8.10.1.5? Schmelzefilter

250

8.10.1.6? Verteilerblöcke

251

8.10.1.7? Verteilerbalken

252

8.10.1.8? Heißkanaldüsen (Anspritzdüsen, Anschnittdüsen)

254

8.10.1.9? Daten zur Auslegung von Heißkanalverteilern

257

8.10.1.9.1? Verteilerbalken

257

8.10.1.9.2? Düsenauslegung

259

8.10.1.9.3? Hinweise zum Betrieb von Heißkanälen

260

8.10.1.10? Elemente zur Beheizung von Heißkanalsystemen

260

8.10.1.10.1? Beheizung von Düsen

260

8.10.1.10.2? Beheizung von Verteilern

261

8.10.1.10.3? Ermittlung der Heizleistung

263

8.10.1.10.4? Temperaturregelung in Heißkanälen

263

8.10.1.10.5? Anordnung der Temperaturfühler

264

8.10.2? Kaltkanäle

265

8.10.2.1? Kaltkanalsysteme für Elastomer-Spritzgießwerkzeuge

266

8.10.2.2? Kaltkanalwerkzeuge für Duroplaste

272

Literatur Kapitel?8

274

9 Entlüften der?Werkzeuge

279

9.1? Passive Entlüftung

281

9.2? Aktive Entlüftung

290

9.3? Entlüften beim Gasgegendruckspritzgießen

292

Literatur Kapitel?9

294

10 Die thermische Auslegung

297

10.1? Kühlzeit (Temperierzeit)

298

10.2? Kühlzeitermittlung bei Thermoplasten

302

10.2.1? Kühlzeit bei asymmetrischen Wandtemperaturen

303

10.2.2? Kühlzeit bei anderen Geometrien

304

10.3? Temperaturleitfähigkeit verschiedener?Formmassen

308

10.3.1? Die Temperaturleitfähigkeit duroplastischer Formmassen

309

10.4? Die Wärmeströme und?die?Temperierleistung

310

10.4.1? Thermoplaste

310

10.4.2? Vernetzende Formmassen [10.14]

315

10.5? Analytische thermische Berechnung anhand des spezifischen Wärmestroms (globale Auslegung)

318

10.5.1? Berechnungsablauf

318

10.5.1.1? Kühlzeitberechnung

322

10.5.1.2? Wärmestrombilanz

322

10.5.1.3? Temperiermitteldurchsatz

326

10.5.1.4? Temperierkanaldurchmesser

326

10.5.1.5? Lage der Temperierkanäle

331

10.5.1.6? Auslegung des Temperierkreislaufes

334

10.5.1.6.1? Temperiermitteldurchsatz

334

10.5.1.6.2? Berechnung des Druckbedarfs und der Pumpleistung

335

10.5.2? Beispiel für die Auslegung von Temperierkanälen [10.25]

336

10.6? Berechnung der Heizleistung von Werkzeugen für vernetzende Werkstoffe

341

10.7? Thermische Auslegung von Werkzeugen für vernetzende Kunststoffe [10.29]

341

10.7.1? Wärmehaushalt

341

10.7.2? Temperaturverteilung

346

10.8? Einfache Abschätzung der?unterschiedlichen Wärmeströme an kritischen?Stellen

347

10.9? Numerische Berechnung zur?thermischen Auslegung

349

10.9.1? Thermische Formteilsimulation

350

10.9.2? Simulation von Temperierkanälen

353

10.9.3? Simulation von Heizelementen

355

10.9.4? Simulation von Werkzeugelementen

356

Literatur Kapitel?10

357

11 Temperierkonzepte

361

11.1? Praktische Ausführung der Kühlkanäle

361

11.1.1? Temperiersysteme für Kerne und rotationssymmetrische Formteile

361

11.1.2? Temperiersysteme für flächige Formteile

368

11.1.3? Abdichten der Temperiersysteme

372

11.1.4? Konturnahe Temperierung

373

11.1.5? Empirische Praxis zur Kompensation des Verzugs aus Wärmestromdifferenzen in Ecken bei thermoplastischen Formteilen

374

11.1.5.1? Änderung der Eckengeometrie

374

11.1.5.2? Partielle Anpassung der Wärmeströme

375

11.2? Praktische Ausführung der?elektrischen Beheizung von?Duroplastwerkzeugen

376

11.3? Temperiergeräte für Spritzgieß- und?Presswerkzeuge

377

11.3.1? Aufgabe, Prinzip, Einteilung

377

11.3.2? Kontinuierlich arbeitende Anlagen

378

11.3.2.1? Durchflusstemperierung

378

11.3.2.2? Temperiergeräte mit eigenem Kreislauf.

378

11.3.2.3? Diskontinuierlich arbeitende Temperieranlagen (Impulskühlung)

380

11.3.2.4? Diskontinuierlich mit alternativ wechselnder Temperatur arbeitende Temperieranlagen (sogenannte?variotherme?Temperierung)

382

11.3.3? Regelung

384

11.3.3.1? Regelungsarten

384

11.3.3.1.1? Regelung der Mediumstemperatur

384

11.3.3.1.2? Regelung der Werkzeugtemperatur

385

11.3.3.1.3? Kaskadenregelung

385

11.3.4? Auswahl eines geeigneten Temperiergeräts

387

11.3.5? Wartung, Reinigung

389

Literatur Kapitel?11

390

12 Mechanische Auslegung von Spritzgieß­werkzeugen

395

12.1? Die Werkzeugverformung

395

12.2? Analyse und Bewertung der?Verformungen

396

12.3? Grundlagen zur Beschreibung der?Deformationen

398

12.3.1? Einfache Rechnung zur Abschätzung der Spaltbildung

399

12.3.2? Genauere Rechnung zur Abschätzung der Spaltbildung und?Verhinderung von Schwimmhäuten und Graten

400

12.4? Das Überlagerungsverfahren

402

12.4.1? Zusammengeschaltete Federn als Ersatzelemente

403

12.4.1.1? Parallelschaltung von Elementen

404

12.4.1.2? Reihenschaltung von Elementen

404

12.5? Ermittlung der Werkzeugwanddicken und ihrer Verformungen

405

12.5.1? Darstellung der einzelnen Belastungsarten und Verformungen

406

12.5.2? Dimensionierung kreiszylindrischer Formnester

407

12.5.3? Dimensionierung von nichtrunden Werkzeugkonturen

408

12.5.4? Dimensionierung der Werkzeugplatten

410

12.6? Vorgehen bei der Dimensionierung einer Werkzeugwand unter?Forminnendruck

411

12.7? Verformung von Backenwerkzeugen unter Forminnendruck (auch?gültig?für?Schieberwerkzeuge)

412

12.8? Vorbereitungen der Verformungsrechnungen

419

12.8.1? Vereinfachungen der Geometrie

421

12.8.2? Hinweise zur Wahl der Randbedingungen

422

12.9? Rechenbeispiele

425

12.10? Identifizierung kritischer Formteil­bereiche und deren Auslegung im?Rahmen eines Virtual?Prototyping

435

12.11? Versatz von Kernen und Einlegeteilen

439

12.11.1? Versatz von Kernen

439

12.11.1.1? Abschätzung des maximalen Kernversatzes

439

12.11.1.2? Kernversatz am runden Kern mit Punktanschnitt seitlich am Fuß (starre Einspannung)

440

12.11.1.3? Kernversatz am runden Kern mit Schirmanguss (starre?Einspannung)

443

12.11.1.4? Kernversatz bei verschiedenen Anguss- und Anschnittformen (starre Einspannung)

448

12.11.1.5? Numerische Berechnung des Kernversatzes

450

12.11.2? Versatz von Einlegeteilen

451

12.11.2.1? Analytische Berechnung der Verformung von Metalleinlegeteilen am Beispiel zylindrischer Walzenkörper [12.19]

451

12.11.2.2? Numerische Berechnung der Verformung von Einlegeteilen

454

12.11.3? Konstruktionsbeispiele für die Kerneinspannung und?für?die?Zentrierung tiefer Werkzeuge

455

12.12? Weitere Belastungen

457

12.12.1? Die Abschätzung der zusätzlich auftretenden Belastungen

457

Literatur Kapitel?12

458

13 Zentrierung, Führung und Handling der?Werkzeuge

461

13.1? Aufgabe der Führung und Zentrierung

461

13.2? Zentrierung des Werkzeugs auf?der?Schließeinheit

462

13.3? Innere Führung und Zentrierung

463

13.4? Führung und Zentrierung bei?großen?Werkzeugen

471

Literatur Kapitel?13

474

14 Werkzeugwechsel- und Spannsysteme

477

14.1? Werkzeugwechselsysteme

477

14.2? Manuell-mechanisch-arbeitende Werkzeugwechselsysteme

479

14.3? Hydraulisch arbeitende Spannsysteme

485

14.3.1? Adaptive Spannsysteme

485

14.3.2? Integrierte Spannsysteme

487

14.4? Magnetsysteme zum Spannen von?Spritzgießwerkzeugen

489

14.5? Automatische Kupplungssysteme für?Energietransport und Sensorik

492

14.6? Auswerferkupplungssysteme

495

14.7? Transportmittel für den Werkzeugwechsel

496

Literatur Kapitel?14

500

15 Entformen gespritzter Teile

501

15.1? Übersicht über Entformungsarten

501

15.2? Auslegung des Entformungssystems – Entformungskräfte und Öffnungskräfte [15.5]

502

15.2.1? Allgemeines

502

15.2.2? Möglichkeiten zur Bestimmung der Entformungskräfte

506

15.2.2.1? Haftreibungskoeffizienten zur Ermittlung von Entformungs- und Öffnungskräften

506

15.2.2.2? Rechnerische Abschätzmethode für zylindrische Hülsen

508

15.2.2.3? Rechteckige Hülsen

512

15.2.2.4? Konische Hülsen

512

15.2.2.5? Zusammenstellung verschiedener Grundfälle

513

15.2.3? Entformungskraft für komplexe Formteile am Beispiel eines Lüfterrades

516

15.2.4? Numerische Berechnung von Entformungsvorgängen (bei?Elastomerformteilen)

520

15.2.5? Abschätzung der Öffnungskräfte

524

15.2.5.1? Zustandsverlauf im p-v-T-Diagramm bei unterschiedlichen Werkzeugsteifigkeiten

525

15.2.5.2? Mittlere Öffnungskräfte

525

15.2.5.3? Gesamte Öffnungskraft

525

15.3? Auswerferarten

526

15.3.1? Gestaltung und Dimensionierung von Auswerferstiften

526

15.3.2? Angriffsorte von Stiften und anderen Entformungselementen

530

15.3.3? Aufnahme der Auswerferstifte in den Auswerferplatten

535

15.4? Betätigung und Betätigungsmittel für?das Auswerfen

537

15.4.1? Betätigungsarten und Wahl des Angriffsortes

537

15.4.2? Betätigungsmittel

537

15.5? Besondere Auswerfersysteme

542

15.5.1? Doppeletagenauswurf (zweifacher Auswerferweg)

542

15.5.2? Gemischtes Auswerfen

544

15.5.3? Dreiplattenwerkzeug

545

15.5.3.1? Unterteilung der Auswerferbewegung durch Zuganker

546

15.5.3.2? Unterteilung der Auswerferbewegung durch einen Klinkenzug

546

15.5.3.3? Entformen auf der Düsenseite

548

15.6? Auswerferrückzug

548

15.7? Entformen von Formteilen mit?Hinterschneidungen

550

15.7.1? Entformen von Formteilen mit Hinterschneidungen durch Abschieben

551

15.7.2? Zulässige Hinterschnitthöhe am Beispiel von Schnappverbindungen

552

15.8? Entformen von Gewinden

554

15.8.1? Entformen von Formteilen mit Innengewinde

554

15.8.1.1? Abstreiferwerkzeuge

554

15.8.1.2? Zusammenklappende Kerne

555

15.8.1.3? Werkzeuge mit Wechselkernen

557

15.8.2? Abschraubwerkzeuge

557

15.8.3? Entformen von Formteilen mit Außengewinde

565

15.9? Hinterschneidungen in nicht rotationssymmetrischen Formteilen

566

15.9.1? Innere Hinterschneidungen

566

15.9.2? Äußere Hinterschneidungen

566

15.9.2.1? Schieberwerkzeuge

568

15.9.2.2? Backenwerkzeuge

575

15.9.3? Werkzeuge mit Kernzügen

580

Literatur Kapitel?15

582

16 Rechnerunterstützte Werkzeugauslegung und CAD-Einsatz in der Werkzeug­konstruktion

585

16.1? CAD-Einsatz in der Werkzeugkonstruktion

585

16.1.1? Einleitung

585

16.1.1.1? Assoziativität, Parametrik/Varimetrik, Feature-Verarbeitung, Datenformate

586

16.1.2? CAD-Anwendung im Werkzeugbau

588

16.1.2.1? Geometrieerzeugung/Modellierung

588

16.1.3? Integrierte Funktionalitäten für den Werkzeugbau

592

16.1.3.1? Anwendungsspezifische Funktionserweiterung

595

16.1.3.2? Möglichkeiten des Concurrent-Engineering durch CAD?Einsatz

595

16.2? Spritzgießsimulation

598

16.2.1? Vorteile der Spritzgießsimulation während der Entwicklungsphase

599

16.2.2? Reduktion der Kosten durch den Einsatz von Simulationstechniken

600

16.2.3? Erstellung einer Spritzgießsimulation

602

16.2.4? Auslegung des Angusssystems

605

16.2.5? Schwindungs- und Verzugsberechnung

607

16.2.6? Simulation von Spritzgießsonderverfahren

607

16.2.7? Optimierte Spritzgießsimulation

611

Literatur Kapitel?16

613

17 Spezielle Werkzeuge zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit

615

17.1? Familienwerkzeuge

615

17.2? Etagenwerkzeuge

617

17.2.1? Etagenwendetechnik – Würfeltechnik

622

17.2.2? Etagenwendetechnik – Quader mit umlaufenden Kavitäten

626

17.3? Werkzeuge mit modular umsetzbaren Kavitäten

627

17.3.1? Paternoster-Werkzeuge

627

17.3.2? Shuttle-Molding

629

17.4? Tandemwerkzeuge

631

17.4.1? Tandemwendetechnik

635

17.5? Injection-Transfer-Molding-Werkzeuge (ITM)

636

17.5.1? Werkzeuge für das ITM-Verfahren in der Elastomerverarbeitung

636

17.5.2? Werkzeuge für das ITM-Verfahren in der Thermoplastverarbeitung

640

Literatur Kapitel?17

641

18 Werkzeuge für Spritzgieß­sonderverfahren

645

18.1? Mehrkomponenten-Spritzgießen

645

18.1.1? Additionsverfahren

645

18.1.2? Sequenzverfahren

652

18.1.2.1? Intervall-Spritzgießen

653

18.1.2.2? Sandwich-Spritzgießen

653

18.2? Fluidinjektionstechnik

658

18.2.1? Verfahrensvarianten

658

18.2.2? Verfahrenstechnische Aspekte

659

18.2.3? Injektortechnologie

662

18.2.4? Injektoren für die Gasinjektionstechnik

662

18.2.5? Injektoren für die Wasserinjektionstechnik

663

18.2.5.1? Selbstbetätigte Injektoren

665

18.2.5.2? Fremdbetätigte Injektoren

666

18.2.5.3? Ziehende und stechende Injektoren

667

18.2.5.4? Axial- und Radialinjektoren

668

18.2.5.5? Generelle Gestaltungshinweise für WIT-Injektoren

669

18.2.6? Designrichtlinien für Bauteile und Werkzeuge bei der FIT

670

18.2.6.1? Stabförmige FIT-Formteile

670

18.2.6.2? Flächige Formteile mit Rippen

673

18.2.6.3? Formteile mit dickwandigen Bereichen

675

18.2.6.4? Mehrkavitätenwerkzeuge

676

18.2.6.5? Gestaltung von Nebenkavitäten

677

18.3? Thermoplast-Schaumspritzgießen

678

18.3.1? Formteilgestaltung

680

18.3.1.1? Wanddicken, Wanddickensprünge

680

18.3.1.2? Rippen, Dome, Schnapphaken

683

18.3.1.3? Fließhindernisse

685

18.3.2? Angusssystem

686

18.3.2.1? Balancierung des Angusssystems

686

18.3.2.2? Angussbuchse

687

18.3.2.3? Anschnittarten

688

18.3.2.4? Lage der Anspritzpunkte

690

18.3.3? Temperierung beim Schaumspritzgießen

691

18.3.4? Entlüftung (vgl. Kapitel?9)

693

18.3.5? Werkzeugmaterialien beim Schaumspritzgießen

694

18.3.6? Möglichkeiten zur Verbesserung der Oberflächenqualität beim?Schaumspritzgießen

694

18.3.6.1? „Atmendes“ Werkzeug

694

18.3.6.2? Gasgegendruckverfahren

697

18.3.6.3? Werkzeuginnendrücke beim Schaumspritzgießen

700

18.3.6.4? Verwendung von Oberflächenstrukturierungen

701

18.3.6.5? Verwendung von Beschichtungen im Werkzeug

701

18.3.6.6? Variotherme Temperierung

702

18.4? Spritzprägen

704

18.4.1? Verfahrensvarianten

705

18.4.2? Werkzeugtechnik für das Spritzprägen

708

18.4.3? Anwendungsgebiete, Vor- und Nachteile des Spritzprägens

709

18.5? Hinterspritzen

711

18.5.1? Einleitung

711

18.5.2? Einstufige Dekorationsverfahren

712

18.5.2.1? Textilhinterspritztechnik/Textilmelttechnik

712

18.5.2.2? In-Mold-Labeling (IML)

712

18.5.2.3? In-Mold-Decoration (IMD)

713

18.5.2.4? In-Mold-Decoration/Insert-Molding/Insert-Molding-Decoration

713

18.5.2.5? Folienhinterspritztechnik (FHST)/In-Mold-Surfacing Technik (ISF)/Paintless-Film-Molding/In-Mold-Decoration (IMD-3D/F)

713

18.5.2.6? In-Mold Coating (IMC)/In-Mold-Painting (IMP)

717

18.5.2.7? Mehrfarbenspritzgießen/In-Lay-Technik

717

18.5.2.8? Kombinierter Tiefzieh- und Hinterspritzprozesses

718

18.5.3? Werkzeugtechnik

719

18.6? Spritzgießen von Mikroformteilen [18.182]

725

18.6.1? Werkzeugtechnik und Prozessführung

727

18.6.2? Herstellungsverfahren für Mikrokavitäten

730

18.7? Flüssigsilikonverarbeitung [18.199]

731

18.7.1? Maschinen- und Anlagentechnik für die LSR-Verarbeitung

731

18.7.2? Werkzeugtechnik

733

18.8? Spritzgießen von überlangen und?endlosen Bauteilen

736

18.8.1? Prozessführung

737

18.8.2? Werkzeugtechnik für das Exjection-Verfahren

739

Literatur Kapitel?18

741

19 Messen in Spritzgießwerkzeugen

755

19.1? Werkzeuginnendrucksensoren

756

19.1.1? Positionierung von Werkzeuginnendrucksensoren

756

19.1.2? Sensoren zur Messung des Werkzeuginnendrucks

757

19.1.2.1? Direkt messende Werkzeuginnendrucksensoren

758

19.1.2.2? Indirekt messende Werkzeuginnendrucksensoren

764

19.2? Temperatursensoren

766

19.2.1? Temperatursensoren mit Schmelzekontakt

766

19.2.1.1? Kontakttemperatursensoren

767

19.2.1.2? IR-Sensoren

768

19.3? Prozessoptimierung mit Werkzeuginnendrucksensoren

769

19.4? Produktions-/Qualitätsüberwachung und Qualitätsdokumentation mit?Sensoren

774

19.4.1? Online-Qualitätsüberwachung auf der Basis von Prozessgrößen

775

19.4.2? Online-Qualitätsüberwachung auf Basis von Qualitätsmodellen

776

19.5? Eingebettete Datenerfassungs- und Diagnosesysteme in?Spritzgießwerkzeugen

777

19.6? Messtechnik beim Einfahren und zur praktischen Überprüfung von Spritzgießwerkzeugen im Betrieb [19.36]

779

19.7? Einsatz der IR-Thermografie [19.36]

781

19.7.1? Grundlagen

781

19.7.2? Anwendungen der Thermografie bei Spritzgießwerkzeugen

781

19.7.3? Ist-Analysen an Werkzeugen und Produktionsprozessen

782

19.7.4? Werkzeugwandtemperatur/Formteiloberflächentemperatur

783

19.7.5? Einsatzmöglichkeiten von IR-Thermografie

784

19.7.5.1? Thermografie der Formteile

784

19.7.5.2? Thermografie an Werkzeugen

785

19.7.6? Erkennung von Temperierfehler an Werkzeugen mittels?IR?Thermografie

785

19.7.6.1? Thermografie an Heißkanal-Systemen

787

19.7.6.2? Verstopfte Kühlbohrungen

788

19.7.7? Optimierungsbeispiel Stoßfänger

788

Literatur Kapitel?19

792

20 Maßnahmen zur Beseitigung von Verarbeitungsfehlern beim Spritzgießen

797

Literatur Kapitel?20

811

21 Instandhaltung von Spritzgießwerkzeugen

813

21.1? Instandhaltung

813

21.2? Vorgehensweise zur planmäßigen Werkzeug-Instandhaltung

815

21.2.1? Datenerfassung

815

21.2.2? Lagerung der Werkzeuge

817

21.2.3? Anforderungen an das Werkzeuglager

818

21.3? Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten

819

21.3.1? Pflege und Wartung der Werkzeugoberflächen

820

21.3.1.1? Wischen, Bürsten und Polieren

820

21.3.1.2? Reinigen durch Strahlen

821

21.3.1.2.1? Trocken-Nassdampf- oder Heißwassersprühstrahler

822

21.3.1.2.2? Organische Strahlmittel

822

21.3.1.2.3? Reinigen mit Trockeneis

822

21.3.1.2.4? Reinigen mit Laser

823

21.3.2? Reinigen mit Ultraschall

824

21.4? Pflege und Wartung der?Temperiersysteme

825

21.5? Pflege und Wartung des Heiz- und Regelsystems

826

21.6? Pflege und Wartung des Angusssystems

827

21.7? Pflege und Wartung von Gleitführungen

827

21.8? Pflegemaßnahmen vor der Einlagerung

828

21.9? Reparaturen und Änderungen an?Spritzgießwerkzeugen

828

21.9.1? Mechanische Nacharbeit und Austausch von Teilen oder Baugruppen

829

21.9.2? Einsetzen oder Einlöten von Stiften oder Kernen

831

21.9.3? Reparaturen und Änderungen durch Materialauftrag

832

21.9.3.1? Laserstrahlschweißen

833

21.9.3.2? Elektrische Schweißverfahren

835

21.9.3.3? Werkzeugreparaturen mit „Plastik-Stahl“

837

Literatur Kapitel?21

837

22 Standardisierung – Werkzeugnormalien

841

Literatur Kapitel?22

856

23 Werkstoffe und Beschichtungen für den Werkzeugbau

857

23.1? Stähle

858

23.2? Nichteisenmetallische Werkstoffe

861

23.2.1? Kupferlegierungen

861

23.2.2? Zink und dessen Legierungen

863

23.2.3? Aluminiumlegierungen

864

23.2.4? Zinn-Wismut-Legierungen

867

23.2.5? Keramische Werkstoffe

868

23.3? Galvanisch abgeschiedene Werkstoffe

868

23.4? Oberflächenbehandlung von Stählen für Spritzgießwerkzeuge

869

23.4.1? Generelle Hinweise

869

23.4.2? Thermische Behandlungsverfahren

871

23.4.3? Thermochemische Behandlungsverfahren

871

23.4.3.1? Einsatzhärten

871

23.4.3.2? Nitrieren

873

23.4.3.3? Borieren

874

23.4.4? Elektrochemische Behandlungsverfahren

874

23.4.4.1? Hartverchromen

875

23.4.4.2? Vernickeln

875

23.4.5? Beschichten bei niedrigen Drücken

876

23.4.5.1? Chemische Gasphasenabscheidung, CVD-Verfahren

877

23.4.5.2? Physikalische Gasphasenabscheidung, PVD-Verfahren

878

23.4.6? Laserstrahloberflächenbehandlung (LOB)

881

23.4.6.1? Laserstrahlhärten und -umschmelzen

882

23.4.6.2? Laserstrahllegieren, -dispergieren und -beschichten

883

23.4.7? Lamcoat-Beschichtung

883

Literatur Kapitel?23

884

24 Fertigungsverfahren für?Spritzgießwerkzeuge

889

24.1? Spanende Bearbeitungsverfahren

892

24.1.1? Zerspanung mit definierter Schneide

892

24.1.1.1? Drehen

892

24.1.1.2? Bohren

893

24.1.1.3? Fräsen

893

24.1.1.3.1? Konventionelle Fräsbearbeitung

894

24.1.1.3.2? HSC-Fräsen

895

24.1.1.3.3? Hartfräsen

896

24.1.1.3.4? Fünfachsbearbeitung

897

24.1.1.4? Verfahrensabgrenzung

897

24.1.2? Zerspanung mit undefinierter Schneide

898

24.1.2.1? Flachschleifen

898

24.1.2.2? Koordinatenschleifen

899

24.1.2.3? Strahlläppen

899

24.1.2.4? Druckfließläppen

899

24.2? Abtragende Fertigungsverfahren

900

24.2.1? Funkenerosives Abtragen (EDM, Electric-Discharge-Machining)

900

24.2.1.1? Funkenerosives Senken

900

24.2.1.2? Funkenerosives Schneiden mit Drahtelektroden

904

24.2.2? Abtragen durch elektrochemische Auflösung (ECM,?Electric?Chemical-Machining)

905

24.2.2.1? Elektrochemisches Polieren

905

24.2.2.2? Elektrochemisches Ätzen

906

24.3? Polieren

909

24.3.1? Theorien zum Materialabtrag bei der Politur

909

24.3.2? Maschinensysteme

910

24.3.3? Aufbau und Zusammensetzung der Werkzeuge

911

24.3.3.1? Poliermittelträger

911

24.3.3.2? Poliermittel

912

24.4? Laser-Carving

913

24.5? Additive Fertigung für?Spritzgießwerkzeuge

916

24.5.1? Einleitung

916

24.5.2? Direkte additive Fertigung

919

24.5.2.1? Stereolithographie

921

24.5.2.2? Poly-Jet-Verfahren für duroplastische Werkzeugeinsätze

922

24.5.2.3? Schmelzeschichten/Fused-Layer-Modeling

923

24.5.2.4? Selektives Lasersintern von Metallen

925

24.5.2.5? Selektives Laserschmelzen von Stählen und Metallen

927

24.5.2.6? Nachbearbeitung von additiv gefertigten Bauteilen

934

24.6? Hybride Fertigungsstrategien

934

24.7? Herstellung von Spritzgießformen und?Formeinsätzen durch Gießen

936

24.7.1? Gießen in verlorenen Formen mit Dauermodellen

939

24.7.1.1? Sandgießen

939

24.7.1.2? Maskenformverfahren

941

24.7.1.3? Shaw-Verfahren

943

24.7.2? Gießen in verlorenen Formen mit verlorenen Modellen

943

24.7.2.1? Feingießen

943

24.7.2.2? Vollformgießen

945

24.7.2.3? Verfahren in Dauerformen

946

24.7.2.4? Kokillengießen

947

24.7.2.5? Druckgießen

947

24.7.2.6? Harzabgießen

949

24.7.2.7? Vakuumgießen

949

24.7.2.8? Metallspritzen

950

24.7.2.9? Galvanoformen

951

24.7.3? Wahl des Gießverfahrens beim Werkzeugbau

954

24.8? Einsenken

955

Literatur Kapitel?24

959

Stichwortverzeichnis

967

 

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