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Christoph Jaroschek
Spritzgießen für Praktiker
Vorwort
6
Inhalt
8
1 Der Spritzgießprozess
12
1.1 Verfahrensablauf
12
1.2 Die Maschinen- und Anlagentechnik
14
1.2.1 Schließeinheit
14
1.2.2 Einspritzeinheit
17
1.2.3 Antrieb
17
1.2.4 Steuerung
17
2 Fachsprache
18
2.1 Spritzgießmaschine
18
2.2 Werkzeug
23
2.3 Spritzgießprozess
33
2.4 Werkstoff Kunststoff
40
3 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
42
3.1 Basisdaten für die Grundeinstellung
44
3.1.1 Schussgewicht
45
3.1.2 Fließweglänge
45
3.1.3 Mittlere Wanddicke
46
3.1.4 Zu verarbeitender Kunststoff
46
3.1.5 Formteilklasse
46
3.1.6 Projizierte Formteilfläche
47
3.2 Grundeinstellung
47
3.2.1 Temperaturen
48
3.2.2 Dosieren
50
3.2.3 Einspritzen und Nachdrücken
55
3.2.4 Kühlzeit
60
3.3 Korrektur der Grundeinstellung
60
3.3.1 Erster Korrekturschritt (ohne Nachdruck)
61
3.3.2 Zweiter Korrekturschritt (mit Nachdruck)
62
3.4 Optimierung der Grundeinstellung
62
3.4.1 Unvollständige Werkzeugfüllung
63
3.4.2 Einfallstellen
63
3.4.3 Gratbildung
64
3.4.4 Sichtbare, schlechte Bindenähte
65
3.4.5 Freistrahlbildung
65
3.4.6 Rillenbildung (Schallplatteneffekt)
67
3.4.7 Schlieren auf der Oberfläche
67
3.4.8 Brandstellen (Dieseleffekt)
68
3.4.9 Matte Stellen in Anschnittnähe
69
3.4.10 Glanzunterschiede auf der Oberfläche
69
4 Spritzgießrelevante Kunststoff-Eigenschaften
70
4.1 Fließeigenschaften von Kunststoffen
70
4.1.1 Zusammenhang von Druck und Geschwindigkeit (Hagen-Poiseuille)
70
4.1.2 Viskosität
71
4.1.3 Kombinierter Einfluss von Geschwindigkeit und Temperatur (Badewannenkurve)
74
4.1.4 Quellfluss
74
4.1.5 Fehlersuche mit Quellflussanalyse
76
4.2 Prozessablauf beim Einspritzen und Nachdrücken
77
4.2.1 Zusammenhang zwischen spezifischem Druck, Volumen und Temperatur (pvT-Diagramm)
77
4.2.2 Druck-Zeit-Verlauf, Druckkurven
79
4.2.3 Einspritzgeschwindigkeit
83
4.2.4 Nachdruckphase
85
4.3 Formteilgestaltung
88
4.3.1 Fließweg-Wanddicken-Verhältnis
88
4.3.2 Füllbild
89
4.4 Innere Eigenschaften von Kunststoffen
93
4.4.1 Orientierungen
94
4.4.2 Spannungen
95
4.4.3 Kristallisation
96
4.5 Temperaturen und Wärmevorgänge in Kunststoffen
99
4.5.1 Abkühlung (Berechnung)
99
4.5.2 Abkühleigenschaften, Bindenahtfestigkeit
101
4.5.3 Einfluss der Werkzeugtemperatur auf die Formteildimension
103
4.5.4 Temperaturgleichgewicht
104
4.5.5 Schmelzetemperatur
105
4.5.6 Einfluss der Temperatur auf die Entformung und allgemeine Entformungsprobleme
107
4.5.7 Verweilzeit und Materialabbau
108
5 Spritzgieß-Sonderverfahren
110
5.1 Spritzgießen mit Treibmitteln
110
5.1.1 TSG-Verfahrenstechnik (Thermoplast-Schaum-Spritzgießen)
112
5.1.2 Gasgegendruck-Verfahren
114
5.2 Gasinnendrucktechnik (GIT)
115
5.2.1 Druckverlauf bei der Gasinnendrucktechnik
116
5.2.2 Standard-GIT-Verfahren
118
5.2.3 Ausblasverfahren
123
5.2.4 Fehlerbeseitigung beim GIT-Prozess
127
5.3 Gas-Außendrucktechnik
129
5.4 Spritzprägen
131
5.4.1 Allgemeines zum Verfahren
131
5.4.2 Großflächiges Spritzprägen
132
5.4.3 Partielles Prägen
133
5.4.4 Passives Prägen
134
5.4.5 Prozessführung beim großflächigen Spritzprägen
134
5.4.6 Prozessführung beim Prägen mit Verdrängerkernen
136
5.4.7 Prozessführung beim passiven Prägen
136
5.5 Mehrkomponentenspritzgießen
137
5.5.1 Overmolding-Verfahren
137
5.5.2 Sandwichmolding-Verfahren
142
5.6 Plastifizieren mit Entgasung
153
6 Die letzten Schritte zur Qualität
154
6.1 Dokumentation und Überwachung
154
6.1.1 Kontinuierliche, chronologische Überwachung
155
6.1.2 Statistical Process Control (SPC)
163
6.1.3 Überwachung mit Prozessmodellen
168
6.2 Optimierung mit externer Intelligenz
169
6.2.1 Statistische Versuchsplanung (SVP)
169
6.2.2 Evolutionsoptimierung (EVOP)
174
6.2.3 Vergleich zwischen EVOP und SVP
177
6.3 Spezielle Prozessstrategien
177
6.3.1 pvT-Strategie
178
6.3.2 Adaptive Prozessregelung
179
7 Vorgehensweise für eine standardisierte Voreinstellung einer Spritzgießmaschine
184
7.1 Basis-Formteildaten
184
7.2 Einstellwerte
184
7.3 Tabellen und Diagramme
186
Index
198
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