Spritzgießwerkzeuge (eBook)

Vorwort 7
Zur 7.?Auflage 7
Die Autoren 11
Inhaltsverzeichnis 15
1Das 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
2Formmassen 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
3Gestalten 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
4Maßänderungen, 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
5Das 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
6Verfahren 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
7Eintritt 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
8Ausführung 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
9Entlüften der?Werkzeuge 279
9.1?Passive Entlüftung 281
9.2?Aktive Entlüftung 290
9.3?Entlüften beim Gasgegendruckspritzgießen 292
Literatur Kapitel?9 294
10Die 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
11Temperierkonzepte 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
12Mechanische 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
13Zentrierung, 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
14Werkzeugwechsel- 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
15Entformen 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
16Rechnerunterstützte 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
17Spezielle 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
18Werkzeuge 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
19Messen 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
20Maßnahmen zur Beseitigung von Verarbeitungsfehlern beim Spritzgießen 797
Literatur Kapitel?20 811
21Instandhaltung 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
22Standardisierung – Werkzeugnormalien 841
Literatur Kapitel?22 856
23Werkstoffe 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
24Fertigungsverfahren 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