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Handbuch Spritzgießen

AutorFriedrich Johannaber, Walter Michaeli
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2014
Seitenanzahl1303 Seiten
ISBN9783446440982
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis179,99 EUR
Das Handbuch 'Spritzgießen' fasst erstmals den gesamten Stand der Technik des wichtigsten Verarbeitungsverfahrens für die Kunststoffindustrie zusammen. Im Mittelpunkt stehen der Spritzgießprozess. Die Zusammenhänge von Material, Produkt- und Werkzeuggestaltung, Prozessführung, Verfahrenstechnik, sowie Spritzgießmaschine und Peripherie werden umfassend beschrieben. Das Verstehen dieser komplexen Wechselbeziehungen, insbesondere der gegenseitigen Beeinflussung von Werkstoff, Verarbeitung und Produkteigenschaften, ist Voraussetzung für eine qualitativ hochwertige und wirtschaftliche Fertigung.
Klar strukturiert, präzise, leicht lesbar und verständlich erschließt dieses Handbuch das gesamte Wissen der Welt des Spritzgießens einschließlich der zahlreichen Sonderverfahren. In übersichtlichen Tabellen und Diagrammen werden die gesammelten Praxiserfahrungen dargestellt. Dieses Handbuch ist Lernbuch, Nachschlagewerk und Problemlöser in einem. Es darf in keinem Spritzgießbetrieb fehlen.

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Leseprobe
- Geschichte des Spritzgießens
- Wirtschaftliche Bedeutung
- Werkstoffe für das Spritzgießen
- Verarbeitungsdaten
- Spritzgießverfahren
- Sonderverfahren
- Die Spritzgießmaschine
- Bauarten von Spritzgießmaschinen
- Baugrößen, Leistungsdaten
- Produktentwicklung
- Werkzeugbau
- Zyklusanalyse
- Fertigungsvorbereitung
- Spritzgießfertigung
- Peripheriegeräte/Automationszubehör
- Recycling
- Herstellerverzeichnis
Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Inhalt8
Einleitung24
1 Geschichte des Spritzgießens30
1.1 Historische, maschinentechnische und werkstofftechnische Aspekte der Entwicklung des Spritzgießens33
1.2 Die industrielle Entwicklung des Spritzgießens35
1.2.1 Die Entwicklung der Schneckeneinspritzung43
Literatur zu Kapitel 152
2 Wirtschaftliche Bedeutung des Spritzgießens54
2.1 Maschinenmarkt58
Literatur zu Kapitel 260
3 Werkstoffe für das Spritzgießen62
3.1 Kurzzeichen für Kunststoffe nach DIN 7728 T.1(01.88) ISO 1043-1987(E)64
3.2 Kennzeichnung von Kunststoffen67
3.3 Die Kunststoffe72
3.3.1 Thermoplaste72
3.3.2 Duroplaste75
3.3.3 Elastomere75
3.4 Kunststoffe zum Spritzgießen79
3.4.1 Thermoplaste für das Spritzgießen80
3.4.1.1 Polymerisate91
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-Elastomerblend101
3.4.1.1.10 Polyetherblockamid (PEBA)101
3.4.1.1.11 Thermoplastisches Polyurethan102
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 Ethylencopolymere103
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 Polykondensate107
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-Polyester113
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 Naturstoffe118
3.4.1.3.1 Celluloseester (CA, CP, CAB)118
3.4.1.4 Polymerblends119
3.4.1.4.1 ABS/PA-Blend120
3.4.1.4.2 PC/ABS-Blend120
3.4.1.4.3 PC/LCP-Blend120
3.4.1.4.4 PC/PET-Blend121
3.4.1.4.5 Polyphenylenether (PPE, PPEmod und PS)121
3.4.2 Duroplaste121
3.4.2.1 Duroplastische Polykondensate für das Spritzgießen121
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 Polyaddukte123
3.4.2.2.1 Epoxidharz123
3.4.3 Silikone (LSR, Liquid Silicone Rubber)123
3.4.4 Andere Werkstoffe zum Spritzgießen125
3.4.4.1 Metallpulver-Spritzgießmassen125
3.4.4.2 Keramik-Formmassen125
3.4.4.3 Abbaubare spritzgießfähige Werkstoffe127
3.4.4.4 Biologisch abbaubare Polymerwerkstoffe128
3.4.4.5 Abbaubares thermoplastisches Holz128
3.5 Modifikation der Eigenschaften von Kunststoffen129
3.5.1 Elektrisch leitfähige Modifikation von Kunststoffen129
3.5.2 Kunststoffgebundene Dauermagnete131
3.5.3 Pulvermassen für das Spritzgießen von Metall- oder Keramikteilen133
3.5.4 Zusatzstoffe für Thermoplaste(Hilfsstoffe, Füll- und Verstärkungsstoffe)136
3.5.4.1 Hilfsstoffe137
3.5.4.1.1 Gleitmittel, Trennmittel137
3.5.4.1.2 Stabilisatoren138
3.5.4.1.3 Antistatika138
3.5.4.1.4 Antioxidantien139
3.5.4.1.5 Flammschutzmittel139
3.5.4.1.5 Farbmittel (vgl. DIN 55944, s. auch Kap. 4.6)139
3.5.4.2 Füllstoffe und Verstärkungsmittel140
3.5.4.2.1 Füllstoffe (Extender-Füllstoffe)140
3.5.4.2.2 Verstärkungsmittel141
3.6 Werkstoffkennwerte142
3.6.1 Kennwerte für den Vergleich von Kunststoffen142
3.6.2 Herstellung von Probekörpern150
3.7 Datenbanken157
3.7.1 Werkstoffdatenbanken157
3.7.1.1 Produktinformationssysteme158
3.7.1.2 Kommerzielle Systeme160
3.7.2 Konstruktionsdatenbanken163
3.7.3 Datenbanken zu speziellen Gebieten164
3.7.3.1 Datenbanken zur Medienbeständigkeit164
3.7.3.2 Herstellerdatenbanken165
3.7.3.3 Patentdatenbanken165
3.7.4 Literaturdatenbanken165
3.8 Kennwerte zum Spritzgießen von Kunststoffen166
3.8.1 Viskositätskennwerte166
3.8.1.1 Lösungsviskosität168
3.8.1.2 Melt Flow Index169
3.8.1.3 Viskositätsfunktionen gemessen mit dem Hochdruckkapillarviskosimeter [2, 175, 217]171
3.8.1.4 Fließweg/Wanddicken-Diagramme171
3.8.1.5 Fließindex, Füllindex, Fülldruck, Arbeitsintegral, Einspritzintegral, Einspritzarbeit172
3.8.2 Inline-Messungen der Viskosita¨t181
Literatur zu Kapitel 3181
4 Verarbeitungsdaten188
4.1 Verarbeitungsdaten für Thermoplaste189
4.1.1 Zeiten189
4.1.1.1 Kühlzeit189
4.1.1.2 Einspritzzeit191
4.1.2 Temperaturen191
4.1.3 Druckwerte194
4.1.4 Einspritzgeschwindigkeit198
4.2 Verarbeitungsdaten für Duroplaste198
4.3 Verarbeitungsdaten für Elastomere199
4.4 Verarbeitungsdaten für sonstige Werkstoffe (Keramik, Metallpulver)200
Literatur zu Abschnitt 4.1 bis 4.4201
4.5 Verarbeitungseinfluss auf das Werkstoffverhalten202
4.5.1 Rheologisches Verhalten der Kunststoffschmelzen202
Literatur zu Abschnitt 4.5.1206
4.5.2 Orientierung der Moleküle207
4.5.2.1 Entstehung der Molekülorientierungen207
4.5.2.2 Nachweismethoden für Molekülorientierungen209
4.5.2.3 Einflüsse auf Orientierungen210
Literatur zu Abschnitt 4.5.2212
4.5.3 Innere Spannungen212
4.5.3.1 Bauteilversagen durch innere Spannungen214
4.5.3.2 Bauteilprüfungen auf Spannungsrissbildung216
Literatur zu Abschnitt 4.5.3218
4.5.4 Kristallinität218
4.5.4.1 Einfluss der Kristallisation auf die Material- und Verarbeitungseigenschaften218
4.5.4.2 Der Kristallisationsvorgang219
4.5.4.3 Nukleierung221
4.5.4.4 Bestimmung des Kristallisationsgrads222
4.5.4.5 Spezielle Strukturen bei Spritzgussteilen223
Literatur zu Abschnitt 4.5.4224
4.5.5 Kompressibilität von Kunststoffschmelzen224
Literatur zu Abschnitt 4.5.5226
4.5.6 Kunststoffabbau beim Spritzgießen227
4.5.6.1 Thermischer Abbau227
4.5.6.2 Thermisch oxidativer Abbau228
4.5.6.3 Hydrolytischer Abbau228
4.5.6.4 Mechanischer Abbau228
Literatur zu Abschnitt 4.5.6229
4.5.7 Einfluss der Verweilzeit229
4.5.7.1 Definition der Verweilzeit234
4.5.7.2 Ermittlung der Verweilzeit236
4.5.7.2.1 Messtechnische In-line-Erfassung der Verweilzeit236
4.5.7.2.2 Empirische Ermittlung der Verweilzeit236
4.5.7.2.3 Rechnerische Ermittlung der Verweilzeit236
4.5.7.3 Berechnung der Verweilzeit238
Literatur zu Abschnitt 4.5.7239
4.6 Einfärben von Kunststoffen beim Spritzgießen239
4.6.1 Einfärbung durch Farbkonzentrate (Batches) [8]249
4.6.2 Einfärbung durch Farbstoffe (Flüssigfarben, Pasten)250
4.6.3 Einfärbung durch Pigmente250
Literatur zu Abschnitt 4.6251
4.7 Zugabe von Verstärkungs- und Füllstoffen beim Spritzgießen von Thermoplasten252
4.7.1 Einarbeiten von Fasern beim Spritzgießen253
4.7.1.1 Trockeneinarbeitung von Fasern über den Trichter253
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 4.7255
4.8 Trocknen von Kunststoffen256
4.8.1 Trocknungsanlagen270
4.8.1.1 Trocknen mit Frischlufttrockner271
4.8.1.2 Trocknen mit Umlufttrockner271
4.8.1.3 Trocknen mit Trockenlufttrockner273
4.8.1.4 Trocknen mit Kristallisationstrockner278
4.8.1.5 Trocknen mit Vakuumtrockner279
4.8.1.6 Kontinuierliche Vakuum-Kondensations-Trocknung279
4.8.1.7 Infrarottrocknen von Kunststoffen279
4.8.2 Bestimmung der Restfeuchte280
4.8.2.1 Feststellen von Restfeuchte vor Produktionsbeginn280
4.8.2.2 Feststellen von Restfeuchte am Spritzgussteil280
4.8.2.3 Feststellen von Restfeuchte am Granulat – Plättchentest281
4.8.2.4 Messverfahren zum Feststellen von Restfeuchte281
Literatur zu Abschnitt 4.8282
4.9 Konditionieren von Spritzgussteilen283
Literatur zu Abschnitt 4.9288
4.10 Warmlagern288
Literatur zu Abschnitt 4.10291
4.11 Lagern von Kunststoffen291
Literatur zu Abschnitt 4.11294
4.12 Materialeingangskontrolle294
4.12.1 Rieselfähigkeit (DIN 53492)296
4.12.2 Schüttdichte (DIN 53466)298
4.12.3 Schüttwinkel298
4.12.4 Stopfdichte (DIN 53467)298
4.12.5 Korngröße, Korngrößenverteilung und Kornform299
Literatur zu Abschnitt 4.12299
5 Spritzgießverfahren302
5.1 Begriffe und Kurzzeichen302
5. 1.1 Kurzzeichenverzeichnis der Methoden und Verfahren, Institutionen302
5.1.2 Begriffe des Spritzgießens nach DIN 24450308
5.1.3 Prozessgrößen320
5.1.4 Begriffe und erklärende Beschreibung zum Recycling (siehe DIN-Entwurf)322
5.2 Prozessverlauf323
5.2.1 Drücke beim Spritzgießen337
5.2.1.1 Hydraulikdruck337
5.2.1.2 Staudruck340
5.2.1.3 Druck vor der Schneckenspitze341
5.2.1.3.1 Einspritzdruck/Einspritzen341
5.2.1.3.2 Kompressionsdruck346
5.2.1.4 Werkzeuginnendruck346
5.2.1.5 Umschalten von Einspritz- auf Nachdruck349
5.2.1.6 Nachdruck/Nachdruckphase354
5.2.1.6.1 Nachdruckerzeugung mit dem Einspritzkolben355
5.2.1.6.2 Externe Nachdruckerzeugung356
5.2.2 Druckübertragungsverhalten360
5.3 Temperaturen beim Spritzgießen360
5.3.1 Öltemperatur361
5.3.2 Zylindertemperatur362
5.3.3 Massetemperatur363
5.3.4 Werkzeugtemperatur364
5.3.5 Heißkanaltemperatur366
5.3.6 Nachtemperiertemperatur366
5.3.7 Zwischentemperatur (-temperierung)367
5.3.8 Temperatur (Warmlagerung) von Einlegeteilen367
Literatur zu Abschnitt 5.1 bis 5.3367
5.4 Verarbeitungshinweise369
5.4.1 Spritzgießen von Elastomeren369
5.4.1.1 Verarbeitungsfehler bei Elastomeren375
5.4.2 Spritzgießen von Duroplasten378
Literatur zu Abschnitt 5.4380
5.5 Pulverspritzgießen von Sinterbauteilen aus Metall oder Keramik381
Literatur zu Abschnitt 5.5386
5.6 Verarbeitungsfehler/Beseitigung386
5.6.1 Oberflächenfehler386
5.6.2 Grate an Spritzgussteilen389
5.6.2.1 Gratbildung389
5.6.2.2 Gratvermeidung/Gratbeseitigung389
5.6.2.3 Schwimmhäute390
5.6.2.4 Bindenaht390
5.6.2.5 Kaskadenspritzgießen390
5.6.2.6 Thermische Verfahren391
5.6.2.7 Durchströmen der Bindenaht391
5.6.3 Lunker392
5.6.4 Spannungsrisse392
5.7 Expertensysteme393
Literatur zu Abschnitt 5.6 bis 5.7394
5.8 Verarbeitungseinfluss auf Formteileigenschaften394
5.8.1 Kühlzeit (Siegelpunkt)397
5.8.4 Maßhaltigkeit401
5.8.5 Gewicht405
5.8.6 Glasfaserbruch/-orientierung408
5.8.7 Schwindung/Nachschwindung (DIN16901)412
5.8.8 Verarbeitungsfenster417
Literatur zu Abschnitt 5.8417
6 Sonderverfahren der Spritzgießtechnologie420
Literatur zu Abschnitt 6.0429
6.1 Sonderverfahren des Thermoplast-Spritzgießens429
6.1.1 Dünnwandtechnik429
6.1.2 Dünnstwandtechnik432
Literatur zu Abschnitt 6.1432
6.2 Spritzgießverfahren unter Anwendung niedriger Drücke und Zuhaltekräfte433
6.2.1 Niederdruckspritzgießen (ND-SG)435
6.2.2 Spritzgießen mit drehender Schnecke438
6.2.3 Fließguss-(Intrusions)verfahren438
6.2.4 Spritzprägen440
6.2.5 Gasaußendrucktechnik (GAT) (siehe Abschnitt 6.3.2)450
6.2.6 Kaskadenspritzgießen450
6.2.7 Niederdruckverfahren fu¨ r Recyclate451
6.3 Hochdruckspritzgießen452
Literatur zu Abschnitt 6.2 bis 6.3455
6.4 Gas- oder Fluidunterstütztes Spritzgießen457
6.4.1 Gas-Injektion-Technik (GIT), auch Gasinnendruck-Technik (GID)459
6.4.1.1 Cinpresverfahren466
6.4.1.2 Airmouldverfahren468
6.4.1.3 Gasmeltverfahren469
6.4.1.4 Airpressverfahren471
6.4.1.5 Gasinjektionstechnik (GIT): Untersuchungen der Abhängigkeit der Restwanddicke von Polymer und Füllstoff471
6.4.1.5.1 Grundlagen zur Ausbildung der Restwanddicke471
6.4.1.5.2 Praktische Untersuchungen473
6.4.1.5.3 Einfluss von Talkum, Kreide und Glaskugeln auf die Restwanddicken bei Polypropylen474
6.4.1.5.4 Einfluss des Kurzglasfasergehalts auf die Restwanddicken bei Polyamid475
6.4.1.6 GIT-S (GIT-Schäumtechnik)476
6.4.1.7 HELGA-Verfahren477
6.4.1.8 Structural-Web-Verfahren478
6.4.1.9 Der Gaskanal als Funktionshohlraum478
6.4.1.10 Gasinjektionstechnik beim Flüssigsilikonspritzgießen481
6.4.1.11 GIT beim Keramikspritzgießen485
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 6.4.2495
6.4.3.1 Das klassische TSG-Verfahren499
6.4.3.2 Varianten des Thermoplastschaumspritzgießens502
6.4.3.2.1 Variotherm-Verfahren bei TSG502
6.4.3.2.2 Schaumspritzgießen mit Tauchkantenwerkzeugen502
6.4.3.2.3 Gasgegendruck-Verfahren503
6.4.3.2.4 Afinaplast-Verfahren503
6.4.3.2.5 Direktbegasungsverfahren [18]505
Literatur zu Abschnitt 6.4.3510
6.5 Verbinden mehrerer Komponenten beim Spritzgießen511
6.5.1 Inserttechnik514
6.5.2 Outserttechnik517
6.5.3 Bandspritzgießen/Endlosspritzgießen521
6.5.4 Metallumformung im Spritzgießwerkzeugund anschließen des Umspritzen522
6.5.5 Kunststoff-Metall-Hybridspritzgießen522
6.5.6 Mehrkunststoffspritzgießen (MK-SG)/Mehrkomponentenspritzgießen528
6.5.6.1 2K-Verbundspritzgießen/Zweifarbenspritzgießen (2F-SG), Overmoulding529
6.5.6.2 Dreifarbenspritzgießen/3K-Verbund-Spritzgießen/Mehrfarbenspritzgießen532
6.5.6.3 Indexplattenverfahren534
6.5.6.4 Transfer Robot Technologie535
6.5.6.5 Verbundfestigkeiten beim Mehrkomponentenspritzgießen, in Anlehnung an [96]537
6.5.6.6 Bewegliche Verbunde durch Spritzgießen546
6.5.6.6.1 Montagespritzgießen546
6.5.6.6.2 Ein-Komponenten-Montagespritzgießen546
6.5.6.7 Spritzgießen mit zweischichtigem Aufbau durch Doppelnadeltechnik [70, 98]547
6.5.6.8 Mehrschichtkörper aus extrudiertem Innenliner und spritzgegossenem Mantel547
6.5.6.9 Mehrschichtspritzgießen zur Beschleunigung des Abkühlvorgangs550
6.5.7 Mehrkomponentenspritzgießen/Sandwichspritzgießen550
6.5.7.1 2K-(Sandwich)Spritzgießen550
6.5.7.2 Sandwichspritzgießen mit 2K-Plattensystem556
6.5.7.3 Mehrschichtspritzgießen von Vorformlingen für das Streckblasen558
6.5.7.4 Sandwichverfahren mit einer Spritzeinheit559
6.5.7.4.1 Addmix-Verfahren559
6.5.7.4.2 Monosandwichspritzgießen/Der Monosandwich-Prozess – Zweifarbenspritzgießen mit einer Monosandwicheinheit561
6.5.7.4.3 3K-Spritzgießen563
6.5.7.5 Intervalltechnik564
6.5.7.6 Marmorierverfahren566
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 6.5.7571
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-Labeling585
6.5.8.3 HST von Folien oder IMFD-Verfahren (In-Mould-Film-Decoration)586
6.5.8.4 IMD-3D/F-Technik592
6.5.8.5 Folienverformung im Spritzgießwerkzeug596
6.5.8.5.1 Thermoformen im Spritzgießwerkzeug596
6.5.8.5.2. HPF-Verfahren597
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 Prepregs604
6.5.8.8 Hinterpresstechnik (HPT)608
Literatur zu Abschnitt 6.5.8610
6.5.9 Weitere Oberflächenveredelungsverfahren612
Literatur zu Abschnitt 6.5.9613
6.6 Spritzgießen mit oszillierender Schmelze614
6.6.1 Gegentaktspritzgießen (GTS)615
6.6.2 Multi-Live Feed Injection Moulding (MLFM)620
6.6.3 Gegentakt/COM-Prozess622
6.6.4 SCORIM-Verfahren, SCORTEC-Verfahren [10, 12 bis 17]622
6.6.5 Wechselseitiger Nachdruck623
6.6.6 Spritzgießen mit pulsierendem Nachdruck624
Literatur zu Abschnitt 6.6624
6.7 Verfahren mit verlorenen Kernen625
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/Mikrospritzgießen646
Literatur zu Abschnitt 6.8651
6.9 Verfahren mit veränderlicher Werkzeugtemperatur652
6.9.1 Variothermverfahren652
6.9.2 Cryomold-Verfahren654
Literatur zu Abschnitt 6.9654
6.10 Spritzgießen von Hohlkörpern655
6.10.1 Blasspritzgießen655
Literatur zu Abschnitt 6.10.1655
6.10.2 Spritzblasen/Spritzstreckblasformen655
Literatur zu Abschnitt 6.10.2657
6.10.3 Mehrschichtkörper aus extrudiertem Innenliner und spritzgegossenem Mantel657
6.10.4 Mehrschichtspritzgießen von Vorformlingen für das Streckblasen657
6.11 Spritzgießen mit Doppelwerkzeugen in Hintereinanderanordnung658
6.11.1 Tandem-Spritzgießverfahren (TSV)658
6.11.2 Stack-Mould-Technik660
6.11.3 Index-Platten-Technik660
Literatur zu Abschnitt 6.11660
6.12 Einarbeitung von Fasern beim Spritzgießen661
6.13 Sonderverfahren des Elastomer-Spritzgießens661
6.13.1 Flüssigsilikonspritzgießen (LSR-Spritzgießen oder LIM)661
6.13.2 Injection-Transfer-Moulding (ITM)663
Literatur zu Abschnitt 6.13664
6.14 Sonderverfahren des Duroplast-Spritzgießens666
6.14.1 Spritzgießen von Polyester-Formmassen666
6.14.2 BMC-Sonderverfahren667
6.14.2.1 DMC-Verfahren (Dough Moulding Compound)667
6.14.2.2 ZMC-Verfahren667
6.14.2.3 NMC-Verfahren (Nodular Moulding Compound)668
Literatur zu Abschnitt 6.14669
6.15 Pulverspritzgießen (PIM)669
6.15.1 Spritzgießen von Metall- oder Keramikteilen669
6.15.2 Spritzgießen von Magnesium Thixomoldingverfahren [4]673
Literatur zu Abschnitt 6.15679
7 Die Spritzgießmaschine682
Literatur zu Abschnitt 7685
7.1 Maschinenauswahl beim Einkauf685
Literatur zu Abschnitt 7.1704
7.2 Spritzeinheit704
7.2.1 Aggregatführung707
Literatur zu Abschnitt 7.2 bis 7.2.1713
7.2.2 Spritzgießzylinder713
7.2.2.1 Maschinentrichter714
7.2.2.2 Metallabscheidung715
7.2.2.2.1 Trichtermagnete715
7.2.2.2.2 Metallabscheider mit Metallsuchspule716
7.2.2.2.3 Metallextraktoren mit Zykonabscheidung718
7.2.2.2.4 Metallabscheider fu¨ r Spritzgussteile718
7.2.3 Zylindereinfüllöffnung718
7.2.4 Zylinderkopf719
Literatur zu Abschnitt 7.2.2 bis 7.2.4720
7.3 Rotatorischer Schneckenantrieb721
7.3.1 Hydromotorischer Schneckenantrieb723
7.3.2 Elektromechanischer Schneckenantrieb723
7.3.3 Schnecken- und Zylinderwechsel724
7.3.4 Einspritzdruck, maschinenseitig725
7.3.5 Schneckendrehmoment729
7.3.6 Schneckendrehzahl/Schneckenumfangsgeschwindigkeit730
7.3.7 Dosierweg733
7.3.8 Verweilzeitgerechte Schneckengeometrie741
Literatur zu Abschnitt 7.3743
7.4 Schnecken744
7.4.1 Auslegungsansätze für normale Dreizonen-Schnecken747
7.4.2 Standardschnecken für die Thermoplastverarbeitung753
Literatur zu Abschnitt 7.4.1 bis 7.4.2755
7.4.3 Berechnungsmethoden für Spritzgießplastifiziereinheiten756
7.4.3.1 Modellgesetze für Spritzgießplastifiziereinheiten757
7.4.3.2 Prozessbeschreibende mathematisch-physikalische Modelle759
7.4.3.3 Druck-Durchsatzverhalten761
7.4.3.4 Aufschmelzverlauf762
7.4.3.5 Temperaturentwicklung763
7.4.3.6 Verweilzeit764
7.4.3.7 Schneckenantriebsleistung765
Literatur zu Abschnitt 7.4.3767
7.4.4 Sonderschnecken für Thermoplaste767
7.4.4.1 Gangtiefenveränderung768
7.4.4.2 Marmorierschnecken/Kolbeneinheiten für Marmorier-Spritzgießen768
7.4.4.3 Hochleistungsschnecken770
7.4.4.3.1 Verlängerte Dreizonen-Schnecken772
7.4.4.3.2 Scher-Mischteilschnecken772
7.4.4.3.3 Barriere-Schnecken773
7.4.4.3.4 Mehrgängige Schnecken774
7.4.4.4 Zylinder (Schnecke) mit Einzugshilfe774
7.4.4.5 Unterdosiereinrichtung für Schnecken774
7.4.4.6 Schnecken für PVC-hart775
7.4.4.7 Entgasungsschnecken776
7.4.4.8 Vorplastifizierschnecken779
7.4.4.9 Plastifizier- und Einspritzelemente für Mikrospritzgießen780
Literatur zu Abschnitt 7.4.4781
7.4.5 Schnecken für Duroplastverarbeitung782
Literatur zu Abschnitt 7.4.5785
7.4.6 Elastomerschnecken785
7.4.7 Sonstige Plastifizierelemente786
Literatur zu Abschnitt 7.4.6 und 7.4.7787
7.4.8 Schneckentemperierung787
7.4.9 Schneckenspitzen787
7.4.10 Rückströmsperren (RSP)788
Literatur zu Abschnitt 7.4.10794
7.4.11 Reinigung der Plastifiziereinheit (Schneckenreinigung)794
7.4.11.1 Zylinderreinigung795
7.4.11.2 Schneckenreinigung durch Extrusionsbetrieb und Abpumpen795
7.4.11.3 Reinigung mit Zusatzmitteln796
7.4.11.4 Mechanische Schneckenreinigung797
7.4.11.5 Was bei der Schnecken- und Zylinderreinigung unbedingt zu vermeiden ist799
Literatur zu Abschnitt 7.4.11799
7.5 Verschleißschutz beim Spritzgießen800
7.5.1 Die Verschleißproblematik beim Spritzgießen802
7.5.2 Ursachen für Verschleiß804
7.5.3 Verschleißschutzmaßnahmen810
7.5.3.1 Richtige Werkstoffauswahl für Plastifiziereinheiten810
7.5.3.2 Konstruktive Maßnahmen zur Verschleißminderung815
7.5.4 Verschleißschutz durch sorgsamen Umgang815
7.5.5 Verschleißschutz durch Reparatur818
7.5.6 Wirtschaftlichkeit des Verschleißschutzes818
7.5.7 Verschleißschutz an Spritzgießwerkzeugen820
Literatur zu Abschnitt 7.5823
7.6 Düse825
7.6.1 Offene Düse827
7.6.2 Verschlussdüse827
7.6.2.1 Thermische Verschlussdüse828
7.6.2.2 Mechanisch öffnende Verschlussdüse828
7.6.2.3 Durch den Einspritzdruck öffnende Düsen832
7.6.2.4 Düsen für Direktanspritzung835
7.6.2.5 Koaxiale Nadeldüsen835
7.6.2.6 Schrägdüse835
7.6.2.7 Luftdruckbetätigte Verschlussdüse836
7.6.3 Düse mit Schmelzefilter836
7.6.3.1 Düsen mit eingebauten Filterpatronen837
7.6.3.2 Filterdüse mit Nadelverschluss839
7.6.3.3 Schmelzefilter-Düsen mit Reinigungssystem840
7.6.4 Düsen mit statischem Mischer843
7.6.5 Beheizung von Düsen845
7.6.5.1 Außen beheizte Düsen845
7.6.5.2 Innen beheizte Düsen845
7.6.6 Verschleißschutz der Düsen (siehe auch Abschnitt 7.5.4)846
Literatur zu Abschnitt 7.6847
7.7 Zubehör zur Einspritzeinheit848
Literatur zu Abschnitt 7.7850
7.8 Schließeinheit850
7.8.1 Mechanische Zuhaltung866
7.8.1.1 Bewegungsablauf beim Schließen und Öffnen868
7.8.2 Hydraulische Zuhaltung871
7.8.3 Säulenlose Schließeinheit873
7.8.4 Zweiplatten-Schließeinheit883
7.8.5 Schließkraft und Zuhaltekraft887
Literatur zu Abschnitt 7.8.1 bis 7.8.5892
7.8.6 Zubehör zur Schließeinheit893
7.8.6.1 Auswerfersysteme894
7.8.6.2 Säulenziehvorrichtung896
7.8.6.3 Spannvorrichtung897
7.8.6.4 Ausschraubvorrichtung898
7.8.6.5 Werkzeugsicherung898
7.8.6.6 Magnetische Werkzeugaufspannung899
7.8.6.7 Standardausrüstungen und -funktionen der Schließeinheit901
Literatur zu Abschnitt 7.8.6904
7.9 Antriebseinheit906
7.9.1 Betriebsarten910
7.9.1.1 Hydromechanischer Antrieb (elektro-hydraulischer Antrieb)910
7.9.2 Pumpenantriebe916
7.9.2.1 Konstantpumpenantrieb916
7.9.2.2 Regelpumpenantrieb919
7.9.2.3 Druckspeicherantrieb924
7.9.2.4 Elemente hydromechanischer Antriebe927
7.9.2.4.1 Hydropumpen927
7.9.4.2.2 Hydromotoren932
7.9.2.4.3 Stellglieder938
7.9.2.4.3.1 Stromventile939
7.9.2.4.3.2 Druckventile941
7.9.2.4.3.3 Digitale Stellelemente942
7.9.3 Hybridantriebe942
7.9.4 Elektromechanischer Antrieb943
7.9.4.1 Elemente elektromechanischer Antriebe948
7.9.4.1.1 Regelbare E-Motoren948
7.9.4.1.2 Geschlossene Regelkreise über Resolver950
7.9.4.1.3 Mechanische Getriebe für elektromechanische Antriebe951
7.9.4.1.4 Sensorik954
Literatur zu Abschnitt 7.9957
7.10 Energieverbrauch959
7.10.1 Energieverbrauch und Wirkungsgrad hydromechanischer Spritzgießmaschinen961
7.10.2 Energieverbrauch und Wirkungsgrad elektromechanischer Antriebe962
7.10.3 Umrüstung von Spritzgießmaschinen auf geringeren Energieverbrauch963
Literatur zu Abschnitt 7.10 bis 7.10.3964
7.10.4 Exemplarstreuung964
Literatur zu Abschnitt 7.10.4966
7.10.5 Schallemission bei Spritzgießmaschinen966
7.10.5.1 Geräuschentwicklung966
7.10.5.2 Geräuschdämpfung der Hydraulik968
7.10.6 Wartungshinweise969
7.10.6.1 Maschinenpflege/Hydraulikpflege969
7.10.6.2 Wartungshinweise für Temperiersystem im Werkzeug und am Zylinder974
7.10.7 Sicherheitstechnische Erfordernisse, Sicherheitstechnische Maßnahmen974
7.10.8 Unfallverhütungsvorschriften975
Literatur zu Abschnitt 7.10.5 bis 7.10.8977
7.11 Mess-, Steuer- und Regeleinheit977
7.11.1 Begriffsbestimmung977
7.11.1.1 Messen und Überwachen978
7.11.1.2 Steuern979
7.11.1.3 Regeln980
7.11.2 Temperaturmessung981
7.11.2.1 Wandtemperatur981
7.11.2.2 Messung der Massetemperatur985
7.11.2.3 Massetemperaturen in Spritzgießwerkzeugen987
7.11.2.4 Messung der Lichtdurchlässigkeit bei teilkristallinen Kunststoffen im Werkzeug988
7.11.3 Temperaturregelung988
7.11.4 Druckmessung992
7.11.4.1 Druckmessung in der Hydraulik992
7.11.4.2 Druckmessung im Schneckenvorraum993
7.11.4.3 Werkzeugdrücke beim Spritzgießen994
7.11.4.4 Messung der Säulendehnung995
7.11.4.5 Visuelle Überwachung der Entformung996
7.11.5 Prozessführung beim Spritzgießen997
7.11.5.1 Ziele der Prozessführung997
7.11.5.2 Steuerung der Füll- und Nachdruckphase1001
7.11.5.3 Ablaufsteuerung durch elektrische oder elektronische Zeitglieder und zentraler Einstellung1002
7.11.5.4 Steuerung mit zentraler Einstellung und mit digitalen Strom- und Druckventilen1004
7.11.5.5 Regelung der Füll- und Nachdruckphase1004
7.11.6 Optimierungsstrategien1005
7.11.6.1 Optimierung der Nachdruckphase nach dem pvT-Diagramm1006
7.11.6.2 pmT-Regelung1007
7.11.6.3 Fließzahl-Regelung1008
7.11.6.4 Integrierte Regelung der Einspritz- und Nachdruckphase1008
7.11.6.5 Hill-Climbing-Verfahren1008
7.11.6.6 Gradientenverfahren1009
7.11.6.7 Reine Zufallssuche1009
7.11.6.8 Evolutionsstrategie1009
7.11.6.9 Fuzzy-Technik1010
7.11.7 Anwendung von Rechnern beim Spritzgießen1011
7.11.7.1 Rechnergeführte automatische Spritzgießanlage1014
Literatur zu Abschnitt 7.111017
8 Bauarten von Spritzgießmaschinen1022
8.1 Kolbenspritzgießmaschinen1024
8.1.1 Kolbenspritzgießmaschinen mit Vorplastifizierung1025
8.1.1.1 Kolbenspritzgießmaschinen mit Kolbenvorplastifizierung1026
8.1.1.2 Kolbenspritzgießmaschinen mit Schneckenvorplastifizierung und Kolbeneinspritzung1027
8.1.1.3 Schneckenvorplastifizierung mit Kolbendosierung (-akkumulierung) und Kolbeneinspritzung1030
8.1.1.4 Kleinspritzgießmaschinen und Mikrospritzgießmaschinen1031
8.2 Spritzgießmaschinen zur Verarbeitung von Polyester-Formmassen (BMC, DMC, TMC, ZMC, NMC, LP/LS-BMC-Spritzgießen)1045
8.3 Mehrkomponenten-Spritzgießmaschinen1047
8.3.1 Mehrkomponentenspritzgießmaschinen in Horizontalbauweise1049
8.3.2 Mehrkomponentenspritzgießmaschinen in Vertikalbauweise1050
8.3.3 Sandwich(Zweikomponenten-)spritzgießmaschinen1051
8.4 Einrichtungen für die Gasinjektionstechnik1051
8.5 Mehrstationenmaschinen1054
8.5.1 Maschinen mit mehreren Werkzeugstationen1054
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-Spritzgießmaschine1062
8.6 Spritzgießmaschinen mit Aufbereitungsfunktionen1063
8.6.1 Compoundier-Spritzgießmaschine1064
8.6.2 Maschinen und Vorrichtung zum Einzug langer Fasern1065
8.7 Spritzgießmaschinen für die Verarbeitung von Elastomeren1066
8.7.1 Spritzgießmaschinen für die Kautschukverarbeitung1066
8.7.2 LSR-Spritzgießmaschinen1069
8.8 Sonstige Sonderbauarten1073
8.8.1 Spritzgießmaschinen fu¨ r Keramikverarbeitung1073
8.8.2 Sonderbauarten ohne Marktbedeutung1073
Literatur zu Abschnitt 81074
9 Baugrößen, Leistungsdaten1080
9.1 Baugrößen1080
9.2 Leistungsdaten1084
9.2.1 Leistungsdaten der Spritzeinheit (Hubvolumen, Arbeitsvermögen, Einspritzdruck, Einspritzstrom, verfügbare Einspritzleistung, Plastifizierstrom)1086
9.2.2 Leistungsdaten der Schließeinheit1105
9.3 Allgemeine Leistungsdaten1109
Literatur zu Abschnitt 91112
10 Produktentwicklung1114
10.1 Methodische Produktentwicklung [nach 11]1114
10.1.1 Erstellung eines Pflichtenhefts1115
10.1.2 Machbarkeitsstudie1116
10.1.3 Erstellen des Projektplans1117
10.1.4 Produktgestaltung/Aufgaben der Entwicklungsteams1117
10.1.5 Werkstoffauswahl1117
10.1.5.1 Werkstoffauswahl am Beispiel eines Pumpengehäuses1118
10.1.5.2 Konstruktion/Rapid Prototyping1118
10.1.6 Mechanische Auslegung/Dimensionierung1119
10.1.7 Rheologische Auslegung1120
10.1.8 Werkzeugauslegung1121
10.1.9 Erprobung1121
10.1.10 Kostenkalkulation1121
10.2 Fertigungsgerechte Formteilgestaltung1122
Literatur zu Abschnitt 101126
11 Werkzeugbau1128
11.1 Entformung1128
11.2 Auswerferkraft, Entformkraft1129
11.3 Fachzahl1131
11.4 Fertigungsgerechte Werkzeugauslegung1134
11.5 Werkzeugauslegung1135
11.5.1 Mechanische Auslegung1135
11.6 Rheologische Auslegung1139
11.6.1 Fließwege1139
11.6.2 Angusslage, Angussgestaltung, Balancierung1143
11.7 Thermische Auslegung1146
11.7.1 Kühlsysteme1146
11.7.1.1 Bestimmung der Kühlzeit1147
11.7.1.2 Homogene Abkühlung1149
11.7.1.3 Auslegung der Kühlung an kritischen Formteilpartien1150
11.7.1.4 Vorgehensweise einer thermischen Werkzeugauslegung1151
11.7.2 Heizsysteme1151
11.8 Angusssysteme1152
11.8.1 Mitentformte Angüsse1152
11.8.1.1 Angussbuchse1152
11.8.1.2 Anguss- und Verteilerkanäle1154
11.8.1.3 Anschnitte1154
11.8.1.3.1 Punktanguss1155
11.8.1.3.2 Stangenanguss1155
11.8.1.3.3 Band- oder Filmanguss1156
11.8.1.3.4 Schirmanguss1157
11.8.1.3.5 Ringanguss1158
11.8.2 Selbstabtrennende Angusssysteme1158
11.8.2.1 Tunnelanguss1158
11.8.2.2 Abreiß-Punktanguss-Dreiplattenwerkzeug1159
11.8.3 Spritzgießen ohne Angussverlust1160
11.8.3.1 Angussloses Spritzgießen1160
11.8.3.2 Vorkammer-Punktanguss1161
11.8.3.3 Isolierverteiler1161
11.8.3.4 Anspritzen durch den Auswerfer1162
11.8.4 Heißkanalsysteme1163
11.8.5 Kaltkanalsysteme für vernetzende Kunststoffe1166
11.8.5.1 Kaltkanalsysteme für Elastomer-Spritzgießwerkzeuge1166
11.8.5.2 Kaltkanalwerkzeuge für Duroplaste1167
11.8.5.3 Wärmeleitrohre im Schmelzeleitsystem1168
11.8.6 Werkzeugoberfläche1169
11.8.6.1 Thermische Behandlung1170
11.8.6.2 Thermochemische Behandlung1170
11.8.6.3 Elektrochemische Behandlung1170
11.8.6.4 Gasphasenabscheidung1171
11.8.6.5 Hochglanzpolieren1172
11.8.6.6 Narbung1172
11.8.6.7 Glanz1172
11.9 Sonderwerkzeuge1174
11.10 Das Evakuieren von Werkzeugen1176
11.11 Prototypwerkzeugbau1179
11.11.1 Abformverfahren von Positivmodellen1180
11.11.1.1 Harzabgießen1180
11.11.1.2 Metallspritzen1181
11.11.1.3 Direktherstellen von Werkzeugschalen1182
11.11.2 Rapid-Prototyping1183
11.11.2.1 Stereolithographie1183
11.11.2.2 Laser-Sintern1184
11.11.2.3 Feingießen1185
Literatur zu Kapitel 111186
12 Zyklusanalyse1190
12.1 Kühl-/Heizzeitermittlung1191
12.2 Pausenzeit1195
12.3 Zykluszeit1195
Literatur zu Kapitel 121196
13 Fertigungsvorbereitung1198
13.1 Materialbereitstellung1198
13.2 Rüstvorgang1200
13.3 Werkzeugwechsel1202
13.4 Handhabungskopfwechsel1206
13.5 Werkzeugreinigung1207
13.6 Fabrikplanung1209
Literatur zu Kapitel 131210
14 Spritzgießfertigung1212
14.1 Anfahrvorgang1213
14.2 Qualitätssicherung beim Spritzgießen, Fertigungsüberwachung1213
14.2.1 Qualitätssicherung in der Produktion1214
14.2.2 Wareneingangsprüfung1218
14.2.3 Abnahme-/Annahmeprüfung1218
14.3 Reproduzierverhalten1219
14.4 Materialwechsel1220
14.5 Flexible Fertigung/optimierte Fertigungsverfahren1221
14.6 Qualitätsmanagement und Zertifizierung1222
14.6.1 Aufbau und Implementierung eines QM-Systems1223
14.6.2 Zertifizierung1225
Literatur zu Kapitel 141228
15 Peripheriegeräte/Automationszubehör1230
Literatur zu Abschnitt 151233
15.1 Temperiertechnologie1233
15.1.1 Wärmetausch beim Spritzgießen1237
15.1.2 Auslegung des Wärmetauschsystems im Werkzeug1238
15.1.2.1 Temperierkanallage1238
15.1.2.2 Konturgenaue Anpassung der Temperierkanäle1241
15.1.2.3 Kühlkanallänge/Druckverlust1243
15.1.2.4 Einfluss des Werkzeugwerkstoffs auf den Wärmeaustausch1245
15.1.3 Wassermanagement1246
15.1.4 Vorsorge am Temperiersystem1247
15.1.5 Temperiergeräte1249
15.1.6 Die Wahl des Temperiermediums1252
15.1.6.1 Funktionsprinzip von Temperiergeräten1254
15.1.6.2 Reduzieren der Druckverluste durch Parallelschaltung1260
15.1.7 Die Pumpe in Temperiergeräten1261
15.1.8 Überwachen der Temperierwirkung1262
15.1.9 Wärmerückgewinnung1262
Literatur zu Abschnitt 15.11264
15.2 Beschickungsgeräte1266
Literatur zu Abschnitt 15.21267
15.3 Entnahmegeräte1267
Literatur zu Abschnitt 15.31268
15.4 Einfärbegeräte1269
15.5 Metallsuchgeräte/Metallausscheider1269
15.6 Reinraumtechnik1269
Literatur zu Abschnitt 15.61278
15.7 Schneidmühlen1278
Literatur zu Abschnitt 15.71282
16 Recycling für das Spritzgießen1284
16.1 Innerbetriebliches Recycling1285
16.1.1 Thermoplaste1285
16.1.2 Duroplaste und Elastomere1287
16.2 Qualitätssicherung bei Recyclingmaterial1287
16.3 Maschinentechnik für Recyclingaufgaben1288
Literatur zu Kapitel 161289
Anhang1292
Register1298

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