Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen · HSR HOCHSCHULE FÜR TECHNIK RAPPERSWIL Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen Werkzeugtechnik Für die Herstellung von Formteilen in einem
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HSR
HOCHSCHULE FÜR TECHNIK
RAPPERSWIL
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
Werkzeugtechnik
Für die Herstellung von Formteilen in einem Arbeitsgang - dem
Spritzgiesszyklus - ist ein Werkzeug mit einer oder mehreren Formhöhlungen
notwendig.
Grundlegende Aufgaben des Werkzeuges:
• Schmelze aufnehmen,
• Schmelze verteilen,
• Schmelze ausformen,
• Schmelze abkühlen sowie
• das Spritzgussteil auswerfen.
Mit den folgenden Funktionskomplexen lassen sich die genannten Aufgaben
lösen:• Angussystem
• Formnest
• Entlüftung
• Temperierung
• Entformungssystem
• Führung und Zentrierung
• Maschinenaufnahme
• Kraftaufnahme
• Bewegungsübertragung
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RAPPERSWIL
Werkzeugfunktionen:
•Trennebene: Fläche zwischen Werkzeughälften
• Stangenanguss: zum Füllen des Formteils
• Kühlbohrungen: schnelle und homogene Kühlung
• Zentrierflansch: Positionierung des Werkzeuges
• Grundplatten sind etwas grösser zur Befestigung
durch Spannpratzen an den Maschinenaufspannplatten
(automatische Spannvorrichtungen)
• Zwischenplatte mit Kühlbohrungen
• Zwischenplatte gegen Durchbiegung (Mechanik)
• Auswerferbolzen zur Betätigung der Auswerferplatte
• Auswerfer zum Entformen des Formteils
• Rückdrückstift zur Rückführung der Auswerfer
Aufgaben des Spritzgiesswerkzeuges
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
[IKV]
HSR
HOCHSCHULE FÜR TECHNIK
RAPPERSWIL
Grundlagen des Werkzeugbaus
Quelle: Gastrow
}Formteilgestalt, Anforderungen
Auftragsumfang, Stückzahl/Zeit
Anzahl der KavitätenAuswahl der
Spritzgiessmaschine
Ausführungsart des Werkzeugs
Standard Mehrkomponenten
Lage der Kavitäten
Sternverteilung ReihenverteilungSymmetrieverteilung
Spezial
Formteilgestalt, Anforderungen
Auftragsumfang, Stückzahl/Zeit
Anzahl der KavitätenAuswahl der
Spritzgiessmaschine
Ausführungsart des Werkzeugs
Standard Mehrkomponenten
Lage der Kavitäten
Sternverteilung ReihenverteilungSymmetrieverteilung
Anschnittart
Normal AbscherPunkt Film Scheibe Nadelverschluss
Temperiersysteme
Flächen Kerne
Entformungssysteme
Auswerfer Schieber
Rheologie
Schwindungsvorhersage Füllsimulation Verarbeitungsbedingungen
Formteilgestaltung Angusspositionierung
Entlüftungssysteme
Trennebene Kerneinsätze LamellenAuswerfer - Stifte
Kanäle Kanäle
Konstruktion
Werkzeugbaustoffe
Werkzeugestell Einsätze bzw. Werkzeugplatte Kerne
Durchhärtende Stähle
Einsatzstähle
Vergütungsstähle
Durchhärtende Stähle
Einsatzstähle
Nitrierstähle
Angussart
Normalanguss Heisskanal direktHeisskanal mit
Unterverteiler
Spezial
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Plattenwerkzeug
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges), Hasco
a) Aufspannplatte SS
b) Entformungssystem
c) Formnest
d) Angusskanal
e) Aufspannplatte DS
Charakteristische Beschreibung:
- zwei Werkzeughälften
- eine Teilungsebene
- Öffnungsbewegung in eine Richtung
- Entformung durch Schwerkraft,
Hülse oder Stifte
Öffnungsrichtung:
Das Normalwerkzeug ist geeignet für Formteile aller Art ohne Hinterschneidung.
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Abstreifwerkzeug
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges), Hasco
a) Aufspannplatte SS
b) Abstreifplatte
c) Formnest
d) Angusskanal
e) Aufspannplatte DS
Charakteristische Beschreibung:
- Gleicher Aufbau wie das
Normalwerkzeug, jedoch Entformung
durch Abstreifplatte
Öffnungsrichtung:
Das Abstreifwerkzeug ist geeignet für becherförmige Teile ohne Hinterschneidung.
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Schieberwerkzeug
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges), Hasco
a) Entformungssystem
b) Steuerfinger
c) Formnest
d) Schieber
e) Angusskanal
Charakteristische Beschreibung:
- Gleicher Aufbau wie das
Normalwerkzeug, jedoch mit
zusätzlichem Schieber- und
Steuerfinger für Seitenbewegung
Öffnungsrichtung:
Das Schieberwerkzeug ist geeignet für flache Teile mit Hinterschneidung oder
äusserem Gewinde.
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Backenwerkzeug
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges), Hasco
a) Entformungssystem
b) Backenführungsplatte
c) Backe
d) Formnest
e) Angusskanal
Charakteristische Beschreibung:
- Aufbau ähnlich dem Normal-
werkzeug, jedoch mit zusätzlichen
Backen für Teile mit Hinter-
schneidung oder äusserem Gewinde
Öffnungsrichtung:
Das Backenwerkzeugwerkzeug ist geeignet für längliche und breite Teile mit
Hinterschneidung.
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Abschraubwerkzeug
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges), Hasco
a) Entformungssystem
b) Spindel
c) Zahnrad
d) Formkern
e) Formnest
Charakteristische Beschreibung:
- Drehbewegung des Gewindeform-
kerns durch eingebautes Getriebe
mechanisch betätigt
Öffnungsrichtung:
Das Abschraubwerkzeug ist geeignet für Teile mit innerem oder äusserem
Gewinde.
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Abreisswerkzeug (3-Plattenwerkzeug)
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges)
a) Entformungssystem
b) Zuganker
c) Formnest
d) Angusskanal
Charakteristische Beschreibung:
- zwei Trennebenen
- Betätigung der Zwischenplatte durch
Klinkenzug oder Zuganker
- Unterteilte Öffnungsbewegung
Öffnungsrichtung:
Das Abreisswerkzeug ist geeignet für Teile mit automatischer Angussabtrennung.
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Formnestanordnung in der Trennebene
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges)
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Formnestanordnung in der Trennebene
Ungünstig ausgeführte Angussspinne
eines 24fach -Spritzgiesswerkzeugs
Günstig ausgeführte Angussspinne
eines 16fach -Spritzgiesswerkzeugs
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges)
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Grundlagen des Werkzeugbaus
Quellen: Gastrow
Formteilgestalt, Anforderungen
Auftragsumfang, Stückzahl/Zeit
Anzahl der KavitätenAuswahl der
Spritzgiessmaschine
Ausführungsart des Werkzeugs
Standard Mehrkomponenten
Lage der Kavitäten
Sternverteilung ReihenverteilungSymmetrieverteilung
Anschnittart
Normal AbscherPunkt Film Scheibe Nadelverschluss
Temperiersysteme
Flächen Kerne
Entformungssysteme
Auswerfer Schieber
Rheologie
Schwindungsvorhersage Füllsimulation Verarbeitungsbedingungen
Formteilgestaltung Angusspositionierung
Entlüftungssysteme
Trennebene Kerneinsätze LamellenAuswerfer - Stifte
Kanäle Kanäle
Konstruktion
Werkzeugbaustoffe
Werkzeugestell Einsätze bzw. Werkzeugplatte Kerne
Durchhärtende Stähle
Einsatzstähle
Vergütungsstähle
Durchhärtende Stähle
Einsatzstähle
Nitrierstähle
Angussart
Normalanguss Heisskanal direktHeisskanal mit
Unterverteiler
Spezial
Anschnittart
Normal AbscherPunkt Film Scheibe Nadelverschluss
Angussart
Normalanguss Heisskanal direktHeisskanal mit
Unterverteiler}
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Angussystem
Das Angusssystem leitet die im Spritzgiesszylinder aufbereitete Schmelze in das Formteil und hat direkte
und indirekte Auswirkungen auf die Qualität des Formteiles. Vor diesem Hintergrund sollten diese
Aspekte vom Artikeldesigner und Werkzeugmacher bereits in der Konstruktionsphase berücksichtigt
werden, um einen unproblematischen Verarbeitungsprozess und eine konstante Bauteilqualität zu
garantieren.
Bei der Auslegung des Angusssystems steht das Bauteil im Vordergrund. Einflussgrößen bei der
Gestaltung des Angusssystems sind:
● Größe,
● Farbwechsel,
● zu erzielende Oberflächenqualität,
● mechanische Anforderungen,
● spezifizierter Thermoplast,
● Komplexität der Geometrie und
● Wirtschaftlichkeit.
Zu klein dimensionierte Kanäle und Angüsse führen zu einer übermässigen Belastung der Schmelze
durch hohe Scherung im Angusssystem. Dies kann im Extremfall zu einem chemischen Abbau der
Schmelze führen, der zur drastischen Reduzierung der mechanischen Leistungsfähigkeit und
Schlierenbildung im Anschnittbereich oder über das gesamte Formteil führt.
Quellen: Bayer AG
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Normalanguss
Die normalen Angusskanäle sind unmittelbar in die Werkzeugplatten, welche die Hauptrennebene bilden,
eingearbeitet. Die Temperatur entspricht daher der Werkzeugtemperatur und die im Kanal verbleibende
Schmelze erstarrt und muss bei jedem Schuss mit dem Formteil entformt werden.
Bei Thermoplasten kann das in den Verteilerkanälen erstarrte Material als Regranulat dem Prozess zum
teil wieder zugeführt werden.
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Normalanguss
Anwendungen:
• Bei geringen Stückzahlen
• Bei thermisch empfindlichen Materialen
• Bei Prototypen- oder Vorserienwerkzeugen
Vorteile:
• Keine Düsenbeheizung und somit keine zusätzliche heisse Stellen am Werkzeug
• Keine zusätzlichen Kosten für den Heisskanal
• Schnelle Farbwechsel
Nachteile:
• Der Druckverbrauch ist je nach Material und Fliessweglänge ist sehr hoch, welcher mit
Vergrösserung des Querschnitts kompensiert wird. Dabei wird der Anguss bestimmend für
den Zyklus.
• Je nach Material oder Anteil vom Schussgewicht geht das Angussmaterial verloren.
• Geringe Temperaturunterschiede bedingen sehr grosse Unterschiede der
Viskosität, deshalb ist es praktisch unmöglich die Forderung „Formmasse
gleichen Zustandes zu gleichen Zeiten in jede Kavität“ einzuhalten.
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Heisskanalsysteme, Vor- und Nachteile
Heisskanalverteiler sind verlängerte Einspritzdüsen in Form eines beheizten,
durch Wärmesperren vom kalten Werkzeug getrennten Blocks. Darin enthalten
sind Angussbuchse, Verteilerkanäle und die Düsen. Die Temperaturen liegen im
Schmelzbereich des verwendeten Kunststoffes.
Wirtschaftliche Vorteile:
• Einsparung von Angussmaterial und der Kosten für allfällige Nachbearbeitung der Angüsse
• Kürzere Zykluszeit, keine langsam erstarrenden Angüsse, Düsenabhub ist nicht mehr notwendig
• Kleinere Maschinen, das Schussvolumen wie auch die Zuhaltekräfte ist um die Angüsse kleiner
Wirtschaftliche Nachteile:
• Sehr viel aufwändiger und erheblich teurer in der Anschaffung
• Grössere Störanfälligkeit und höhere Wartungskosten
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges)
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Technologische Vor- und Nachteile
Technologische Vorteile:
• Automatisierbarkeit des Prozesses, dank dem Wegfall der Entformung der Angüsse
• Anschnitte an optimaler Stelle, dank gleichmässiger und genau geregelter Temperierung des
Angusssystems können längere Fliesswege realisiert werden
• Minimierter Druckverlust, da die Durchmesser der Angusskanäle nicht begrenzt sind
• Gezielte Beeinflussung der Werkzeugfüllung, Nadelverschlussdüsen und deren gezielte Betätigung
ermöglichen mit dem Kaskadenangussystem eine Vermeidung von Bindenähten und das Hinterspritzen
• Geringerer Öffnungshub als bei den konventionellen Dreiplattenwerkzeugen erforderlich ist
• Längere Wirkung des Nachdruckes was eine geringere Schwindung zur Folge hat
Technologische Nachteile:
• Gefahr der thermischen Schädigung von empfindlichen Werkstoffen aufgrund langer Fliesswege und
Verweilzeiten insbesondere bei langen Zykluszeiten
• Aufwendige Temperaturführung erforderlich, denn unterschiedliche Temperierung würde zu einer
ungleichmässigen Füllung führen
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges)
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Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
Heisskanalsystem mit fünf Düsen zur Formfüllung einer
Stossfängerverkleidung mit rückseitiger Anspritzung.
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Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
Beispiel Nadelverschlussdüse und Heisskanal
[Ewikon]
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Undichtheit bei Heisskanalsystemen
Die meisten Probleme sind nicht die
Ursache einer schlechten Konstruktion,
sondern Prozessparameter für welche das
System nicht ausgelegt wurde.
Häufigste Stellen der Undichtheit:
• Übergang Verteiler und Düsen;
• Übergang Düse und Kavität.
Ursachen der Undichtheit:
• Fertigungstoleranzen;
• Verarbeitungsparameter
(Druck,Temperatur);
• Wartung und Unterhalt.
Quelle: Husky Injection Molding Systems, Ltd.; IWK
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Werkzeugauslegung
Rheologisch: Füllung des Werkzeugs (Druckbedarf, Schliesskraft,
Schussvolumen, Schmelzetemperatur, Scherbelastung der
Schmelze, Balancierung, …)
Thermisch: gleichmässige Temperaturverteilung an der Formteiloberfläche;
schnelle Abkühlung für kurz Zykluszeiten
Mechanisch: Berechnung einer möglichen Durchbiegung, Kernverformung, …
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
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Terminologie des Angusses
1 Angusskegel
2 Hauptverteiler
3 Nebenverteiler
4 Anschnitt
5 Formteile
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
[Stitz]Wanddickenunterschiede im Haupt- und Nebenverteiler
Was fällt im Nebenverteiler auf?
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Mehrfachangüsse
Steckdosen aus Harnstoffharz
Lampenfassung aus Harnstoffharz
Schützteile aus Phenolharz
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges)
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Auslegungskriterien für das Angusssystem: Prozessbezogen
• Gleiches Druckgefälle über dem Fliessweg (Balancierung)
• Maximal zulässiger Fülldruck darf nicht überschritten werden
• Maximal zulässige Scherung des Materials darf nicht überschritten werden
• Angusskanaldurchmesser: ausreichende Nachdruckwirkung erzielbar?
nicht Zykluszeit bestimmend!
• Entformungsaufwand und Nacharbeit minimieren
• Angussmaterial minimieren (Abfallvermeidung)
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
Dies wird als rheologische Auslegung bezeichnet!
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• Vorzugsweise direkter Stangenanguss in das Zentrum des Teils
• Anschnitt an die dickste Wandstärke legen
• Anschnitte an hoch belasteten Stellen vermeiden
• Verteilerdurchmesser grösser als Teilewanddicke
• Anschnittdicke mindestens 50 % der Teilewanddicke
• Freistrahlbildung durch grosse Anschnittquerschnitte und Spritzen gegen
eine Wand verhindern
• Wenn mehrere Anschnitte notwendig, Bildung von Bindenähten beachten
• Filmscharniere möglichst quer Durchfliessen und Anschnitte asymmetrisch
setzen, sodass die Bindenaht ausserhalb des Scharniers liegt.
Auslegungskriterien für das Angusssystem: Formteilbezogen
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
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Angussarten
Der Anguss, insbesondere seine Gestalt, seine Abmessung und auch seine
Anbindung an das Formteil, beeinflussen den Füllvorgang. Je nach Geometrie
und Dimension des Spritzgiessteils, muss für eine ideale Formfüllung ein
geeigneter Anguss gewählt werden.
Die gebräuchlichsten Angussarten sind:
• Stangenanguss
• Punktanguss
• Tunnelanguss
• Filmanguss
• Ringanguss
• Schirmanguss
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
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Stangenanguss
Der Stangenanguss ist geeignet für temperaturempfindliche, hochviskose
Formmassen und Präzisionsteile mit grosser Wandstärke.
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
[EMS Chemie]
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Punktanguss
Der Punktanguss ist für dünnwandige Spritzgussteile geeignet, bei denen keine
Nachbearbeitung erwünscht ist.
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
[EMS Chemie]
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Tunnelanguss
Der Tunnelanguss ist der werkzeugtechnisch billigste und ein automatisch
abtrennender Anguss. Er wird häufig bei Mehrfachformen eingesetzt, wenn das
Formteil seitlich angespritzt werden kann.
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
[EMS Chemie]
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Filmanguss
Der Filmanguss wird für flächige Teile, wie Platten oder Leisten verwendet, wenn
Bindenähte die bei Mehrfachanschnitten auftreten würden, nicht zulässig sind.
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
[EMS Chemie]
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Ringanguss
Der Ringanguss eignet sich für ring- oder hülsenförmige Teile mit
beidseitiger Kernlagerung.
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
[EMS Chemie]
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Schirmanguss
Der Schirmanguss eignet sich für rotationssymmetrische Teile mit einseitiger
Kernlagerung
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
[EMS Chemie]
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Richtige Anschnittlage
Die Anschnittlage ist ausschlaggebend für den Fliessfrontverlauf, die
Nachdruckwirksamkeit und somit für Festigkeit und Eigenschaften des Spritzlings.
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
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Richtige Anschnittlage
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
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Richtige Anschnittlage
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
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RAPPERSWIL
Die Auswahl des Angusses ist nicht nur von der
Bauteilgeometrie, sondern auch von der Formmasse und der
zur Verfügung stehender Spritzgussmaschine abhängig.
Neigt eine Formmasse zu Verzug, so ist
es besser einen Filmanguss, als einen
Punktanguss zu wählen.
Je nach dem wie die Spritzeinheit auf der
Spritzgussmaschine angeordnet ist, muss
der Anguss senkrecht oder horizontal
angeordnet werden.
Quellen: Der Spritzgiesswerkzeugbau (Gastrow)
Richtige Anschnittlage
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Kaskadenspritzgiessen
Bei der Kaskadenanspritzung werden Nadelverschlussdüsen so geöffnet und
geschlossen werden, dass die Fliessfront stets von der zuletzt erreichten Düse
gespeist wird.
Dies ermöglicht:
• Vermeidung von Bindenähten
• Hinterspritzen
• Mehrfachwerkzeuge mit geometrisch und volumenmässig unterschiedlichen
Formnestern
• Gesteuerte Volumenbalancierung Verschieben der Bindenaht
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
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Düse 1 Düse 3Düse 2
Ohne Kaskadensteuerung
Mit Kaskadensteuerung
Düse 1 Düse 3Düse 2Durch das konventionelle Spritzgiessen entsteht eine Bindenaht
mit Lufteinschluss am Zusammenfluss zweier Schmelzefronten.
Formteilfüllung ohne Kaskadensteuerung
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
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Eine Kaskadensteuerung der Nadelverschlussdüsen ergibt
eine einheitliche Schmelzfront ohne Bindenähte im Formteil.
Mit Kaskadensteuerung
Düse 1 Düse 3Düse 2
1. Öffnen der mittleren Düse und
Füllen der Form
2. Öffnen der beiden äusseren Düsen
und Restfüllung der Form
3. Nachdruckphase und Verschliessen
der Düsen
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
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Grundlagen des Werkzeugbaus
Quellen: Gastrow
Formteilgestalt, Anforderungen
Auftragsumfang, Stückzahl/Zeit
Anzahl der KavitätenAuswahl der
Spritzgiessmaschine
Ausführungsart des Werkzeugs
Standard Mehrkomponenten
Lage der Kavitäten
Sternverteilung ReihenverteilungSymmetrieverteilung
Anschnittart
Normal AbscherPunkt Film Scheibe Nadelverschluss
Temperiersysteme
Flächen Kerne
Entformungssysteme
Auswerfer Schieber
Rheologie
Schwindungsvorhersage Füllsimulation Verarbeitungsbedingungen
Formteilgestaltung Angusspositionierung
Entlüftungssysteme
Trennebene Kerneinsätze LamellenAuswerfer - Stifte
Kanäle Kanäle
Konstruktion
Werkzeugbaustoffe
Werkzeugestell Einsätze bzw. Werkzeugplatte Kerne
Durchhärtende Stähle
Einsatzstähle
Vergütungsstähle
Durchhärtende Stähle
Einsatzstähle
Nitrierstähle
Angussart
Normalanguss Heisskanal direktHeisskanal mit
Unterverteiler
Spezial
}
Temperiersysteme
Flächen Kerne
Entformungssysteme
Auswerfer Schieber
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RAPPERSWIL
Temperierung und Kühlung von
Spritzgiesswerkzeugen
Je nach Art des zu verarbeitenden Werkstoffes muss dem
Spritzgiesswerkzeug Wärme zu- und abgeführt werden. Diese Aufgabe wird
von der Werkzeugtemperierung übernommen.
[Stitz]
Wärmestrombilanz am Werkzeug:
UHFTM QQQQ
Alle Fragen zum Thema Wärmehaushalt im
Spritzgiesswerkzeug werden in der thermischen
Werkzeugauslegung behandelt!
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Ziele der thermische Werkzeugauslegung
Kunststoffverarbeitung: Spritzgiessen
• Werkzeugtemperatur so tief wie möglich, aus wirtschaftlichen Gründen
• Werkzeugtemperatur so hoch wie nötig für eine ausreichende
Formteilqualität
• Gleichmässige Abkühlung des Formteils unter Berücksichtung der
Wanddicken
• Zeitliche Konstanz der Werkzeugtemperaturen
• Niedrige Herstell- und Betriebskosten
Die Erfahrung zeigt, dass sich durch eine optimierte Werkzeugkühlung
Einsparpotentiale von 10-40 % im Spritzgießprozess erzielen lassen
Quelle: Bayer MaterialScience AG
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Temperiersystem
Das Temperiersystem besteht aus drei Komponenten:
Temperierkanalsystem im Werkzeug,
Kühlmittel und
Temperiergerät.
Zur Erzielung einer optimalen Werkzeugtemperierung
müssen die drei Komponenten bestimmte Bedingungen
erfüllen:
• Lage der Temperierkanäle
• Größe der Temperierkanäle
• Temperaturdifferenz
• Kühlmittel und Temperiergerät
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Werkzeugkühlung
Quellen: EMS-Grivory
Die Werkzeugkühlung hat zum Ziel, eine möglichst gleichmässige Temperatur-
verteilung über die Kavitätsoberfläche zu garantieren. Nur durch eine gute
thermische Auslegung des Spritzgiesswerkzeuges lässt sich eine hohe Formteil-
qualität bei kurzen Spritzzyklen erreichen.
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Arten von Temperierkanälen
• Konventionelle Kühlbohrungen
• Einsätze aus Kupfer-Beryllium oder
Wärmeleitstiften
• Gefräste Kühlkanäle
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Arten von Temperierkanälen
• Konventionelle Kühlbohrungen
• Einsätze aus Kupfer-Beryllium oder
Wärmeleitstiften
• Gefräste Kühlkanäle
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Arten von Temperierkanälen
• Konventionelle Kühlbohrungen
• Einsätze aus Kupfer-Beryllium
oder Wärmeleitstiften
• Gefräste Kühlkanäle
[Stitz]
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Temperiersystem
Einfluss von Temperaturdifferenzen
Quellen: Bayer MaterialScience AG
Wärmebilder nicht optimal temperierter Werkzeuge
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Arten von Temperierkanälen
Selective Laser Melting: Schichtweiser Einsatzaufbau mit konturnaher
Temperierung
x-y Scanner Laser
Laser Beam
Levelling System
Inert
Gas
Window
Metal Powder
Part
Retractable
Platform
Part
Laser Beam
Powder
x-y Scanner Laser
Laser Beam
Levelling System
Inert
Gas
Window
Metal Powder
Part
Retractable
Platform
x-y Scanner Laser
Laser Beam
Levelling System
Inert
Gas
Window
Metal Powder
Part
Retractable
Platform
Part
Laser Beam
Powder
[ILT, MCP]
[FH St. Gallen]
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Arten von Temperierkanälen
Bauzeit: 15 h
Härte: 54 HRC
Selective Laser Melting
Prozessablauf
1) Das .stl – File (3D Daten) wird in 30 m dicke Schichten aufgeteilt.
2) Der ND-YAG Laser schmilzt eine Metall-pulverschicht auf und verschweisst diese mit dem bereits aufgebauten Untergrund (Stahl, in Zukunft Titan, Aluminium).
3) Nach jeder Schicht wird die Bauplattform um eine Schichtdicke nach unten verfahren und eine neue Pulverschicht aufgetragen.
Einsatz für Spritzgiesswerkzeug
[FH St. Gallen]
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Werkzeugkühlung
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges)
Serienkühlung durch
Trennblech
Parallelkühlung durch
Sprudler
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RAPPERSWIL
Werkzeugkühlung
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges)
Kühlkreis der Kernkühlung eines Kühlschrankboxwerkzeugs
HSR
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RAPPERSWIL
Auswerfer und Entformungsarten
Quellen: Spritzgiessen (Menges)
Die Art der Auswerfer ist von der Formteilgestaltung abhängig. Dabei sollte die
Flächenpressung auf die auszuwerfende Formteilpartie so gering wie möglich
sein, um Deformationen zu vermeiden.
Zur Entformung werden folgende Auswerferarten verwendet:
• Auswerfstifte
• Flachauswerfer
• Auswerfhülsen
• Abstreifplatten, Abstreifringe, Abstreifleisten
• Schieber-Backen
• Teller- oder Pilzauswerfer
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RAPPERSWIL
Entformung mittels Auswerferstiften
a) Auswerferbolzen
b) Auswerferplatten
c) Auswerferstifte
Spritzgiesswerkzeug mit Auswerfstiften
Quellen: Kunststoffverarbeitung (Schwarz)
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RAPPERSWIL
Entformung mittels Abstreifring
1) Auswerferbolzen
2) Auswerferplatten
3) Abstreifring
4) Spritzgussteil
5) düsenseitige
Werkzeughälfte
Spritzgiesswerkzeug mit Auswerfvorrichtung in Form
eines Abstreifringes
Quellen: Kunststoffverarbeitung (Schwarz)
HSR
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RAPPERSWIL
Entformung mittels Druckluft
1) Lufteintritt
2) Luftaustritt
Mit Druckluft arbeitendes Auswerfsystem am Beispiel
eines Becherwerkzeugs
Quellen: Kunststoffverarbeitung (Schwarz)
HSR
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RAPPERSWIL
Abhängigkeit des Entformungsprinzip
Durch die Konizität des linken Spritzgussteils ist eine Entformung durch Öffnen
des Werkzeuges in einer Richtung gegeben. Die Hinterschneidungen des rechten
Spritzgussteils machen eine zusätzliche Entformungsbewegung erforderlich. Mit
dem Öffnen des Werkzeuges geben die seitlich angeordneten Schieber die
Hinterschneidungen frei.
Quellen: Kunststoffverarbeitung (Schwarz)
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RAPPERSWIL
Entformungsarten
Quellen: Spritzgiesswerkzeuge (Menges), Hasco
Zum Entformen von Hinterschnitten sind im allgemeinen Schieber notwendig.
Innere Hinterschneidungen lassen sich durch Faltkerne entformen. Um Gewinde
zu entformen verwendet man:
• Backen
• Faltkerne
• Schraubkerne
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