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FT2 KV (Subject) / FT2 KV (Lesson)
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- 1. Gib die Definition einer SGM wieder. 1. "Eine SGM ist eine Maschine, die aus vorzugsweise makromolekularen Formmassen diskontinuierlich Formteile herstellt. Das Formen geschieht durch Urformen unter Druck."
- 2. Gib den Spritzgießzyklus wieder. Welche Aggregatbewegungen sind optional? 2. 1. Werkzeug schließen 2. Aggregat vor 3. Einspritzen (tE) Kühlung AN! 4. Nachdruck (tN) 5. Aggregat zurück 6. Dosieren 7. Werkzeug öffnen/auswerfen (tP) Kühlung AUS! Die Aggregatbewegungen 2 und 5 sind optional, da von der Maschinendüse und dem Angußsystem abhängig.
- 3. Welche sind die charakteristischen Baugruppen einer SGM? 3. Plastifizier- und Einspritzeinheit, Schließeinheit, Maschinenbett, Steuer- und Regeleinheit
- 4. Welche ist die allgemeine Aufgabe der Plastifizier- und Einspritzeinheit? 4. Die Überführung des KS von einem Augangszustand in einen urformbaren, d.h. spritzgießfähigen Zustand, sowie das Einspritzen der fließfähigen Masse in das formgebende Werkzeug.
- 5. Gib wichtige Elemente der Plastifizier- und Einspritzeinheit an! 5. - Massetrichter - Transport- und Druckelement mit (ggf.) rotatorischem und translatorischem Antrieb (Standardlösung: Schneckenplastifiziersystem? - Homogenisierung (ggf.) - Rückstromsperre (ggf.) - Düse - Heizelemente
- 6. Gib die Arbeitsschritte in der Plastifizier- und Einspritzeinheit im Detail am Beispiel des Schneckenplastifiziersystems wieder. 6. 1. Zuführung des Granulates über eine Einlassöffnung des Plastifizierzylinders. 2. Einzug des Granulats über die rotierende Schnecke 3. Transport des KS durch den Zylinder zur Schneckenspitze 4. Gleichzeitiges Aufschmelzen des KS durch Wärmeleitung UND Friktion 5. Bereitstellung des benötigten Schmelzevolumens zur Formfüllung im Schneckenvorraum 6. Einspritzen der KS Schmelze in das Werkzeug durch eine Axialbewegung der Schnecke
- 7. Welche Anforderungen werden an einen Massetrichter gestellt? 7. - möglichst kurzer Durchgang - vollkommene Entleerbarkeit - leichte Bedienung - einfache Montage - Staubdichtigkeit - leichte Reinigung Mögliche Sonderfunktionen: Rührwerke und Förderschnecken, die Brückenbildung verhindern sollen, integrierte Trockner, Homogenisierung
- 8. Welche sind die Vorteile des Schneckenplastifiziersystems? Welche Anforderungen werden an eine Schnecke gestellt? 8. Der Vorteil des Systems ist die Kombination verschiedener Funktionen: Einziehen, Fördern, Aufschmelzen, Homogenisieren, Einspritzen Anforderungen: - Gutes Einzugsverhalten - Gutes Förderverhalten (geringe Verweilzeit) - Gute Mischwirkung (Schmelzehomogenität) - Günstiges Temperaturverhalten in der Schmelze - Hohe Selbstreinigungsfähigkeit
- 9. Welche sind die Vorteile bei der Barriereschnecke (Hochleistugsschnecken)? 9. - Hoher Plastifizierstrom - Gute thermische und stoffliche Schmelzehomogenität - energetisch günstiges Betriebsverhalten
- 10. Wofür findet die Entgasungsschnecke Anwendung? Auf welchem Prinzip basiert diese? 10. Die Anwendung erfolgt bei hygroskopischen Kunststoffen, wie z.B. PMMA, PC, Recyclat Prinzip: Die Ausnutzung des unterschiedlichen Partialdruckes von Polymer, Monomer bzw. Wasser (ggf. Absaugung zur Entfernung von Monomer)
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- 11. Wie ist die Rückstromsperre definiert? Welchen wesentlichen Anforderungen muss sie genügen? 11. "Konstruktionselement am vorderen Teil der Schnecke, welches das Rückströmen plastifizierter Formmasse beim Einspritzen verhindert." Anforderungen: - hoher Ausbringfaktor (Spritzvolumen bezogen auf Feststoffdichte/Dosiervolumen) - guter Wirkungsgrad (berücksichtigt Temperatur- und Druckabhängigkeit der Schmelzedichte) - kurze Schließzeiten - hohe mechanische Festigkeit - kurze Reinigungszeiten - wenig tote Ecken
- 12. Was ist die Aufgabe der Düse? Welche Bauarten gibt es? 12. Aufgabe: Kraftschlüssige Verbindung zwischen Zylinderkopf und Werkzeug (Radius Düse ca. 0.5 - 1 mm < Radius Angussbuchse) Bauarten: Unterscheidung zwischen offen und verschließbar. Verschließbare Düsen: Bolzen, Schiebe, Nadel (mechanisch/hydraulisch)
- 13. Welcher Gleichung muss die Axialkraft bei dem hydraulischen Antrieb der Einspritzeinheit genügen? 13. ASchnecke x pSpezifisch = AZylinder x phydraulisch pSpezifisch: Druck im Schneckenvorraum
- 14. Welche Bauarten gibt es beim rotatorischen Schneckenantrieb? Was sind die Nachteile des Konzepts? 14. Bauarten: direkthydraulisch, hydraulisch mit schnelllaufendem Hydromotor, elektromotorischer Antrieb mit Untersetzungs- oder Schneckengetriebe Hydraulisch: Träger als elektrisch, geringere Reproduzierbarkeit Nachteile: hoher Energieverbrauch, hohe Belastung beim Anfahren
- 15. Welche sind die Aufgaben der Schließeinheit? 15. - Öffnen und Schließen des Werkzeugs - Dichthalten des Werkzeugs gegen den Füll- oder Nachdruck - Entformen des Spritzlings (Auswerferbewegung)
- 16. Wie werden die Schließeinheiten eingeteilt? 16. Im Gegensatz zu den Plastifiziereinheiten gibt es sehr viele unterschiedliche Konstruktionsprinzipien. Eine grundsätzliche Unterscheidung findet zwischen formschlüssigen und kraftschlüssigen Verriegelungen statt. - Formschlüssig: Verriegelung durch elektromechanisch oder hydraulisch betätigte Kniehebel - kraftschlüssig: Verriegelung durch direkthydraulische Verriegelung oder Kombination hydraulisch mit mechanischer Verriegelung (Trennung Bewegung/Verriegelung) Zusätzliche Unterscheidungskriterien: Säulenführung, Säulenlose Schließeinheiten Siehe Kapitel 1 Folien 50-78!
- 17. Welche sind die Vorteile beim hydraulischen Antrieb? 17. - Hohe Leistungsdichte der Antriebselemente - Gute Betriebssicherheit und hohe Verfügbarkeit - Kostengünstige Linearantriebe - Möglichkeit der Energiespeicherung bei Leistungsspitzen durch Akkumulatoren - einfache und kostengünstige Verstellung der Geschwindigkeit - einfache und kostengünstige Einstellung der maximalen Kräfte und Drehmomente über Druchbegrenzung - Zusatzantriebe können sehr einfach und kostengünstig realisiert werden
- 18. Hydropumpen und -motoren sind wichtige Elemente im Hydraulikantrieb. Diese hydrostatischen Maschinen übertragen Kraft, Moment und Energie über hydrostatischen Druck. Wobei wird hier im Rahmen der SGM unterschieden? 18. Unterscheidung zwischen: Konstantpumpen bzw. - motoren, Verstellpumpen oder "Regelpumpen" bzw. -motoren.
- 19. Welches Problem ergibt sich beim SGP mit dem hydraulischen Antrieb? 19. Der Druckölbedarf schwankt über den Zyklus betrachtet sehr stark. Etablierte Lösungen sind: - Kopplung mehrerer Konstantpumpen nach Bedarf - Pumpe mit variabler Fördermenge - Konstantpumpe + Druckölspeicher - Kombinationen
- 20. Wie ist die Vorgehensweise beim Einrichten der SGM? 1. Schließseite einstellen (Auftriebskraft, Schließkraft, Werkzeugbewegungen, Werkzeugwandtemperatur, 2. Spritzseite einstellen (Zylinderwandtemperaturen, Plastifiziereinheit (Düsenanlage/Bewegung), Dosierweg, Schneckendrehzahl und Staudruck, Einspritzgeschwindigkeit, Umschaltpunkt, Nachdruckzeit, Nachdruckhöhe, Kühlzeit)
- 21. Woher erhalten Sie die Daten für die Werkzeugbewegungen und wofür die Daten für die Werkzeugwandtemperatur? 21. Werkzeugbewegungen: Empirisch ermitteln Werkzeugwandtemperatur: Verarbeitungshinsweise des Rohstoffherstellers/CAMPUS
- 22. Welche Parameter müssen für die Einstellung der Schließseite empirisch ermittelt werden? - Drehzahl, Staudruck - Einspritzgeschwindigkeit (Simulation) - Umschaltpunkt (Füllstudie) - Nachdruckhöhe - Dosierweg eventuell (Berechnung näherungsweise möglich)
- 23. Wie gehen Sie bei der Einrichtung der Zylinderwandtemperaturen vor? - Berücksichtigung des vorgegebenen Temperaturbereiches des Rohstoffherstellers - Orientierung an den Mittelwerten, ggf. Anpassung an Teilegeometrie und Qualitätsanforderungen - Temperaturen zur Schneckenspitze hin leicht ansteigend. Vereinfachte Annahme: Düsentemperatur = Massetemperatur
- 24. Was ist beim Einrichten der Düsenanlage/Bewegung Plastifiziereinheit zu beachten? - Höchste Geschindigkeit bei gleichzeitig geringen Vibrationen und Stoßbelastungen gewünscht - Zusammentreffen Düse/Werkzeug mit gebremster Geschwindigkeit (Verschleißminimierung) - Düsenabhubweg im Normalfall 5-15 mm - Parallelbewegungen Werkzeug Schließen/Spritzeinheit Vorfahren bevorzugen - Düsenanlagedruck so, dass Schneckenvorraumdruck Aggregat nicht abhebt und Schmelze austritt (ca. 40-50 % des Maximaldruckes) - Düsenanlagepunkt eingeben (wird für Signal "Einspritzbeginn" benötigt)
- 25. Was ist bei der Bestimmung des Dosierweges zu beachten? - Der Dosierweg lässt sich näherungsweise berechnen durch: Dosierweg = (1,2 x Spritzlingvolumen (Bauteilvolumen + ev. Anguss))/(Querschnittsfläche der Schnecke) (cm3/cm2) - Das Spritzlingvolumen berechnet sich zu: Spritzlingvolumen = Spritzlingmasse (g)/Dichte (RT) (g/cm3) = Spritzlingmasse (g) x spez. Volumen (cm3/g) - Zuschlag von 20 % auf das Volumen zur Berücksichtigung von Volumenunterschieden (Wärmedehnung/-kompression, Schwindung, ggf. Ausgleichung der Leckströme der RSP) - optimaler Dosierweg bei Standarddreizonenschnecken: 1 bis 3 x Schneckendurchmesser (D) - Bestimmung des exakten Dosierwegs über Teilfüllungen des WZ durch schrittweise Anpassung (Füllstudie) - Bereitstellung eines Restmassepolsters für die Nachdruckphase (Richtwerte: 2- 10 % des Dosierwegs, bei thermisch empfindlichen Materialien ist ein kleines Restmassepolster zu wählen)
- 26. Wie gehen Sie bei der Ermittlung der Schneckendrehzahl und des Staudrucks vor? - Die beiden am schwierigsten zu ermittelnden Parameter - Wirtschaftliches Ziel: Möglichst große Plastifizierleistung mit ausreichend guter Schmelzequalität - Berechnung des Plastifizierstroms m = Masse des Schusses ms/Plastifizierzeit tpl [kg/h] = Schussvolumenstrom Vs x Dichte [m3/h x kg/m3] - Ziel: Erreichen der gewünschten (möglichst homogenen) Massetemperatur in einer möglichst kurzen Dosierzeit (angestrebt: Dosierzeit < Restkühlzeit!) - Schneckendrehzahl: Erste Anhaltspunkte durch Verarbeitungshinweise der Rohstoffhersteller (häufige Angabe: Schneckenumfangsgeschwindigkeit vu = d x pi x n anstelle der Drehzahl - Staudruck: Ebenso Zuhilfenahme von Verarbeitungshinweisen des Rohstoffherstellers, ausgehend von mittlerem Einstellwert bis ein einwandfreies Dosieren möglich ist
- 27. Welche Methoden gibt es für die Umschaltung auf Nachdruck? Das Umschalten von der Einspritzphase auf die Nachdruckphase hat erheblichen Einfluss auf die Formteilqualität! Die Umschaltung auf Nachdruck kann über folgende Methoden erfolgen: - wegabhängige Umschaltung + Umschaltpunkt lässt sich über Füllstudie ermitteln, ausreichend genau - anfällig für Temperatur und Förderschwankung und Leckage an RSP - zeitabhängige Umschaltung + ausreichende Genauigkeit bei geschwindigkeitsgeregelten SGM - abhängig von der Änderung des Volumens (z.B. wg. Temperaturen, Dosiergenauigkeit) - werkzeuginnendruckabhängige Umschaltung + Sehr gute Prozesskonstanz - Sensorik teuer und hinterlässt Markierungen auf Bauteil - hydraulikdruckabhängige Umschaltung + Sensor zuverlässig und in Hydraulik vorhanden - Leckage der RSP wird nicht mitberücksichtigt
- 28. Welchen Einfluss hat der Umschaltpunkt auf den Werkzeuginnendruck? - Umschaltpunkt zu spät: Gefahr des Überspritzens; starke Fließbewegung vom WZ zurück in den Schneckenvorraum - Umschaltpunkt zu früh: Druckeinbruch; Kavität wird mit niedrigem Nachdruck gefüllt
- 29. Wie wird die Nachdruckzeit bestimmt? Welche Eigenschaften zeugen am WS von der richtigen Nachdruckhöhe? Optimale Nachdruckhöhe ist erreicht, wenn das Formteil vollständig ausgespritzt ist und keine Einfallstellen mehr aufweist. - Ermittlung der Nachdruckzeit: Siegelpunktbestimmung. Vorgehensweise: Schrittweise Erhöhung der Nachdruckzeit bis Gewichtszunahme des Bauteils konvergiert
- 30. Wie wird die Kühlzeit bestimmt? Kühlzeit = Einspritzzeit+Nachdruckzeit+Restkühlzeit Kühlzeitformeln für Beispielgeometrien aus Tabellen entnehmen; Kühlzeit mit Nomogrammen bestimmen