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Kunststofftechnik (Fach) / Kunststoff-Fertigung 4 (Lektion)

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• Welche Aufgabe haben Anguss bzw. Angusssystem beim Spritzgießen? Welche Segmente gehören dazu? Aufgabe ist die von der Spritzeinheit kommende aufgeschmolzene Formmasse aufzunehmen und in  Kavität(en) zu leiten.Segmente: Angusskegel, Anguss/verteilerkanäle, Angusssteg/Anschnitt
• Was versteht man beim Spritzgießen unter "Siegelpunkt"? Zeitpunkt, nach dem der Anschnitt/angusssteg eingefroren, d.h. erstarrt ist und somit der Nachdruck nicht mehr wirken kann!
• Nenne 4 verschiedene Anschnittsarten mit Vor und Nachteilen: Fächer-/Bandanschnitt: +geeignet für flache Teile,leicht modifizierb.                                     -Angussabtrennung schwierig, schlechtes                                      Aussehen des Anschnittrest Tunnelanschnitt:+Automatische Anschnitttrennung, minimaler Rest                           - Schwierg zu fertigen Schirmanschnitt: + konzentrität, geeig für rund Teil; keine Fließnaht                           -Abfall, Angussabtrennung nach Spritzgießen Punkanschnitt:+autom. anschnittabtrenn.; min. Anschnittrest (3-Platte)          - erfordert Schwimmplatte, hohe WZ-Kosten
• Bei großen Wandstärkenunterschieden kann es beim Spritzgießen zu Freistrahlbildung kommen. Wie äußert sich dies im späteren Formteil und welche Abhilfemaßnahmen gibt es? schlangeförmiger, oft rauer, matter Massestrang. Entsteht, wenn aufgrund sehr hoher Fließgeschwindigkeit beim Übergang in einen großen Querschnitt kein Wandkontakt stattfindet.   Abhilfe: Übergänge zwischen Anschnitt und Formteil abrunden Verlegn des Anschnitts in Formteilbereich mit weniger großen Fließquerschnitt, oder mit einem Strömungshindernis Vergrößern des Anschnitts
• Welche Faktoren müssen bei der Angusswahl beachtet werden? Formteilgeometrie und Volumen Viskosität der Formmasse Art des Spritzgießwerkzeugs Fließweglänge Erstarrungsverhalten der Kunststoffschmelze
• Nenne 6 allgemeine Tips zur Anschnittlage: dort sollte der Anschnitt gelegt werden an Stellen, die turbulentes Fließen minimieren an Stellen, die keine Fließlinien auf Sichtflächen verursachen an Stellen die mögliceh Fließnähte minimieren an Stellen, die den Fließweg so kurz wie möglich halten an Stellen, wo möglichst wenig Hindernisse im Fließweg liegen, wie Kerne und Stifte am größten Querschnitt, um die Verdichtung des Formteils zu unterstützen und Lunker und Einfallstellen zu vermeiden
• Die Schmelzebalancierung des Verteilersystems entscheidet über die gleichmäßige Produktqualität von Kavität zu Kavität. Was sind die Hauptgründe für ungleichmäßiges Füllverhalten? unterschiedliche Fließweglängen der Schmelze = Schmelzealter unterschiedliche Temperierung innerhalb des Werkzeugs asymmetrische Schmelzeteilung
• Kunststoffe sind ein nicht-Newton'sches Fluid. Welchen Einfluss haben Scherrate und Temperatur auf die Viskosität? hohe Scherrate -> niedrigere Viskosität höhere Temp, -> niedrigere Viskosität
• Was haben Heißkanalsysteme für eine Aufgabe und worauf ist besonders zu achten? Sie halten die Masse in den Verteilerkanälen auf Schemlztemp! Um einen Wärmeübergang auf das Werkzeug zu verhindern, müssen die Kontaktflächen minimiert und ein isolierend wirkender Luftspalt sowie Reflektorbleche vorgesehen werden.  
• Unterscheide außen und innenbeheizte Heißkanalsysteme! außenbeheizte: Heißkanalsysteme transportieren Wärmenergie von außen in den Verteilerkanal!   Innenbeheizte Heißkanalsysteme benutzen Heizpatronen, die im Verteilerkanal von Schmelze umgeben wird.
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• Nenne Vor und Nachteile der Heißkanalwerkzeuge sowie die Hauptanwendungsgebiete: Vorteile Einsparung von Kuunststoffmaterial keine Angussentsorgung, keine Aufbereitung Anspritzpunkte in großer Entfernung von der Plastifiziereinheit geht! keine Nachbearbeitung zum Entfernen des Angusses Nachteile hohe Energiekosten größre Werkzeugeinbauhöhe höhere Werkzeugkosten Farb und Materialwechsel schwierig Anwendung Großserienwerkzeuge, große Losgrößen große Formteile mit mehreren Anspritzpunkten
• Warum benötigt man eine Werkzeugentlüftung beim Spritzgießen? Was passiert bei unzureichender Entlüftung? Entlüftung -> entscheidend für Qualität und Gleichmäßigkeit der Formteile! Wird benötigt um die Luft im Anguss,Verteiler und der Kavität beim Befüllen zu verdrängen! Fehler:  schlechte Oberflächenqualität, Brenner, Fließnähte
• Welceh Lösungsvorschläge gibt es, falls "Brenner" auftreten, trotz Entlüftung? Entlüftungskanäle hinsichtlich Verschmutzung prüfen Reduzieren der Schließkraft, falls Brenner nahe der Trennebene Verringern der Einspritzgeschwindigkeit Reduzieren der Massetemp des Kunststoff Zusätzliche Entlüftungskanäle Verändern der Füllung des Formteils, so dass Luft zu vorhandenen Trennfugen gedrängt wird
• Welche Verfahren der Feinstbearbeitung gibt es? Polieren, Läppen, Polierläppen
• Was ust der wichtigste werkstoffabhängige Einflussfaktor auf die Maßabweichung bei Kunststoffprodukten und wie ist er definiert? Verarbeitungsschwindung! Darunter versteht man den Unterschied zwischen den Maßen des Werkzeugs Lw bei 23° (+-2°)C und den Maßen des Kunststoffteils Lf das nach der Herstellung 16 Stunden in Normklima gelagert und unmittelbar danach gemessen ist.
• Wie wurde und wird evtl in Zukunft Verarbeitungsschwindung entgegengewirkt? Bisher: iterative Werkzeuganpassung   Zukunft: Simulationsgestützte Schwindungsund Verzugsberechnung
• Wovon ist die Schwindung abhängig? Verfahrensgrößen Druck Temp Einspritzgeschwindigkeit Wanddicke etc vor allem aber : Füllstoffgehalt und Art und Kristallisationsverhalten Momentan noch nicht exakt zu berechnen
• Werkzeugdeformation wird bei Formteilen berücksichtigt! Welche einwirkenden Kräfte sind für die Verformung verantwortlich? Schieß und Zuhaltekräfte maximaler Forminnendruck Formöffnungs und Auswerferkräfte
• Welceh Probleme können bei Werkzeugdeformation entstehen? Formteil wird im WZ eingeklemmt, wenn die senkrecht zur Werkzeugachse wirkenden Kräfte aus dem Forminnendruck die Wände weiter aufbiegen, als die Formmasse an diesen Stellen nach dem Abkühlen auf Entformungstemperatur in der Dicke schwindet! unter der Wirkung der Kräfte aus dem Forminnendruck in Werkzeugachsrichtung können unzulässig große Spalte in der Formtrennebene entstehen
• Welche Abhilfe gibt es beim Spritzgießen gegen Gratbildung? Werkzeugbezogen: Erhöhung der Steifigkeit Stimmen Sie die Werkzeughälften und Einzelteile im Werkzeugbau besser aufeinander ab Überarbeiten des Werkzeugs Prozessbezogen: Erhöhung der Schließkraft Reduzieren der Einspritzgeschwindigkeit Reduzieren des max. Forminnendrucks Erniedrigen der Massetemp und/oder der Werkzeugtemp
• Woraus entsteht das Problem der "Auswerfermarkierungen" beim Spritzgießen? Werkzeugseitig: fertigungstech. Fehler (flasche Länge oder axiales Spiel) konstruktive Fehler: geringe WZsteifigkeit, ZWangsentformung, zu kleine Auswerferfläche Formteilseitig: ungünstige Verarbeitungsbedingungen-> Verklemmen des Formteils
• Worauf ist bei der Auslegung des Auswerfersystems zu achten? Stifte können ausknicken und zerstört werden die Stifte können das Formteil durchstanzen
• Beim Entformen kann es zu Rissen, Brüchen im Bereich der Auswerfer oder an schlecht entformbaren Hinterschnitten kommen Welche Optimierungsvorschläge gibt es? Reduzierung der Temp des WZ-Kerns Versehen der Kavität mit einer Antihaft-Beschichtung Enformungsschrägen größer machen Verändern der Kühlzeit Verändern des Nachdrucks Verbessern der Kernbelüftung
• Skizziere die Viskositäts und Fließkurven von Newtonschen Flüssigkeitn und Kunststoffschmelzen S.3 VE10
• In Extrusionswerkzeugen treten Deformationen der Schmelze auf. Wodurch? Welche? Deformtion durch Dehnung/Stauchung in konvergenten oder divergenten Kanalabschnitten Deformation durch Scherung infolge von Geschwindigkeitsprofilen im Fließkanal
• Wobei handelt es sich bei thermodynamischen Stoffdaten und wozu werden sie beim Extrudieren benötigt === Druck- und temperaturabhängige Größen Dichte Spez. Wärmekapazität Temperaturleitfähigkeit Wärmeleitfähigkeit spez. Enthalpie wichtig zur Berechnng von Wärmetransporten im WZ, des Abkühlens oder Aufheizens Ermittlung der in einem ExtrusionsWZ zu installirenden Heiz bzw. Kühlleistungen
• Was versteht man unter einem Extrusionswerkzeug? Sie dienen dazu die vom Extruder gelieferte Schmelze zu der gewünschten Querschnittsform auszuformen: Hohlkammerprofil Vollstangenprofil Rohre Folien Platten Fäden
• Welche Anfroderungen werden generell an Extrusionswerkzeuge gestellt? Einsetzbarkeit für unterschiedliche Verarbeitungstemperaturen und Massedurchsätze Definierte Schergeschwindigkeiten Geringer Druckverlust
• Nenne 4 verschiedene Autrittsgeometrien von Extrusionswerkzeugen und je 2 Beispiele. Kreisquerschnitt: Granulierlochplatten, Vollstabwerkzeuge Kreisringquerschnitt: Dornhalter, Pinolen, Rotationsverteiler Schlitzquerschnitt: Breitschlitzwerkzeuge: Tverteiler, Fischschwanz Beliebig 2D: Profilwerkzeug: StufenWerkzeuge, Verdrängerkörper
• Nenne Werkzeuge mit Kreisförmiger Austrittsgeometrie. Wo finden Sie Einsatz? Granulatherstellung, Extrusion von Fäden, Strängen, Vollstäben Granulierlochplatten Siebe/Siebpakete (Abscheidung von Schmutzpartikeln aus der KS-Schmelze) Spinnplatten( für das Spinnen von KS-Schmelze zu Fäden etc) Werkzeuge für Voll-und Flachstäbe
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• Unterscheide Heiß und Kaltgranulieren: Heiß:  = Extrudieren - Schneiden - Kühlen Kalt:   =  Extrudieren - Kühlen - Schneiden
• Was sind die Anforderungen bei der Aulegung von Granulierlochplatten und Sieblochplatten? Was ist für eine Korrekte Auslegung WIChtig? Anforderung an Granulierlochplatten: geringer Druckverlust Gleichmäßigkeit der Extrudatgeometrie über der Zeit Ausformung von Schmelzesträngen zum Solldurchmesser Vermeidung von Stagnationszonen vor der Platte Anforderung an Sieblochplatte geringer Druckverlust Abstützen der Siebpakete Vermeidung von Stagnationszonen vor der Platte Korrekte Auslegung von Lochplatten setzt voraus, dass rheologische und mechanische Auslegung einhergehen
• Nenne 4 Bauarten von Extrusionswerkzeugen zur Herstellung von Kreisringförmigen Austrittsgeometrien. Dornhalterwerkzeuge Siebkornwerkzeuge Pinolenwerkzeuge Wendelverteilerwerkzeuge allen ist gemein, dass am WZ_Austritt der Schmelze die Gelegenheit zur Relaxion gegeben werden soll!
• Was ist die Bügelzone beim Extrusionswerkzeug?? Zone am Austritt aus dem WZ in der die Schmelze die Gelegenheit zur Relaxion gegeben werden soll!
• Was ist der Nachteil am Dornhalterwerkzeug? welche Prozesstechn. nud Konstruktiv. Möglichkeiten gibt es zur Reduzierung dieses Problems? Bindenahtbildung -> mech. Schwachstelle Maßnahmen: Erhöhung der Massetemp bzw. Verweilzeit im WZ Gleichmäßige Verteilung über dem Umfang Erzeugung einer über dem gesamten Umfang gleichmäßigen Struktur durch Längsorientierung der Moleküle
• nenne 4 verschiedene Dornhaltersysteme nach art der Stege: radiale Stege tangentiale Stege Lochplatte versetzte Stege ( bewirken, dass die Fließmarkierung nicht durch den gesamten Wandquerschnitt läuft!
• Was bewirken Lochscheibendornhalter? Fließkorrektur der Schmelze verringerte Auswirkung der Steg-Flussstörung gleichmäßigere Wanddicken und höhere Festigkeiten inbesondere bei steigenden Durchsätzen insgesamt weniger Orientierungen im Material und damit weitaus geringerer Schrumpf bei späterer Wärmeblastung
• Nenne Vor und Nachteile des Dornhalterkopfes: Vorteile Wanddickengleichmäßigkeit geringer Strömungswiderstand kurze Übergangszeiten beim Wechsel der Einfärbung Universell verwendbar für alle Thermoplaste Nachteile Teurer als Pinolenkopf größere,aufwendigere Gehäuse, weil Düse verstellbar sein muss Durchmesser wegen mech. Festigkeit auf etwa 200 mm beschränkt
• Nenne Vor und Nachteile eines Pinolenkopfs: Skizze S.23 Vorteile Billiger als Dornhalter kleine Gehäusedurchmesser nur kleine Stellkräfte für Spaltweitenänderung erforderlich stabile Befestigung im Kopfgehäuse Nachteile kaum zu beseitigende Fließnaht ( Zusammenfließen der Ströme) Schwierige Optimierung der Fließkanäle Hoher Strömungswiderstand durch enge Kanäle Schlechtes Verhalten beim Wechsel der Einfärbung
• Welche Extrusionswerkzeuge kommen bei der Blasfolienherstellung zum Einsatz? Wendelverteilerwerkzeuge Stegfornhalterwerkzeuge
• Nenne die Bestandteile einer Anlage zur Herstellung von LDPE-Blasfolien: langsam laufender, förderwirksamer Einschneckenextruder Folienblasköpfe( Pinolen(kaum mehr) Stegdornhalter(häufig) und Wendelverteilerkopf(für hochleistungsbetrieb) Außenkühlung durch Ring, Innnenkühlung durch Druckgebläse Kalibrierung Abzugsaeinheit: Flachlegung und Abzugs/Abquetschwalzen Wickler
• Nenne 3 verschiedene Bauarten zur Extrusion von Schlitzquerschnitten: T-Verteiler Fischschwanzverteiler Kleiderbügelverteiler
• Was muss gelten, damit Folien mit einheitlicher Dicke extrudiert werden können? Welche Maßnahmen gibt es hierfür? Über die gesamte Breite des Verteilerkanals muss sich dieselbe Strömungsgeschwindigkeit einstellen!-> lokal verstellbare Düsenlippe
• Skizziere und benenne 6 verschiedene Profilarten: S. 37 Profilrohr Hohlprofil Kammerprofil VollProfil Verbundprofl Kernprofil
• Beschreibe das Verfahren der Tafelextrusion: Schmelzestrang trifft zentral in das Werkzeug und wird nach beiden seiten zu einer ebenen, flächigen Bahn symmetrisch verteilt: Verstellbare Lippen wenn dann nur in der Feinkorrektur STAUBALKEN ist hier Standardmitteil für gleichmäßige Schmelzeverteilung
• Beschreibe das Verfahren der Flachfolienextrusion: Schmelzestrang trifft zentral in das Werkezug ein und wird nach beiden Seiten zu einer ebenen, flächigen Bahn symmetrisch verteilt:   Ausgleich von Durchflussunterschieden i.d.R über lokale Änderungeen desr Austrittslippe Staubalken eher selten!
• Nenne zwei Bauarten von Profilwerkzeugen: Blendenwerkzeuge   Stufenwerkzeuge
• Nenne 3 verschiedene Bauformen für Breitschlitzwerkzeuge: Flachfolienextrusion Extrusionsbeschichtung Tafelextrusion
• Nenne 3 konstruktive Umsetzungen von Werkzeugentlüftung: Entlüftungen an Fließwegenden und überall dort, wo Fließnähte auftreten poröser Werkzeugstahl Unterhalb der Trennebene kann eine Entlüftung durch eine Aussparung zubeiden Seiten des Auswerferstifts realisiert werden.

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