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Kunststofftechnik 2 (Fach) / Konstruieren mit Kunststoffen 2 (Lektion)

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• Innerhalb des Produktentwicklungszeitraums eines Spritzgießbauteils, welcher Zeitabschnitt nimmt welche Zeit in Anspruch`? FormteilkonstruktionWERKZEUGKONSTRUKTION UND FERTIGUNGfertigung
• Wie ist der Grundaufbau eines Spritzgießwerkzeugs? Düsenseite Auswerferseite Verbunden über Trennebene durch Führungselemente   -> NORMALIEN!!!  
• Nenne 4 Werkzeugwerkstoffe mit VOr und Nachteilen! Vergütete Stähle+kenie Nachbearbeitung, da keine Wärmebehandlung-begrenzte Härtbarkeit Durchhärtende Stähle+einfach Wärmebehandlung-erhöhte Bruchgefahr Korrosionsbeständinge Stähle+korrosionsbeständig-hoher Oberflächenverschweiß Einsatzstähle+sehr gute Polierbarkeit-geringe Oberlächenhärte
• Worin liegen die Vorteile von Alu-Legierungen als Werkzeugwerkstoffe? nenne Anwendungen! gute Bearbeitbarkeit hohe Wärmeleitfähigkeit Korrosionsbeständigkeit problemlose Verfügbarkeit geringe Dichte, leicht ANWENDUNG: Vorserien/Testwerkzeuge bei niedrigen Spritzdrücken Vakuumtiefziehformen Blasformkörper
• Welche sonstigen Werkzeugwerkstoffe gibt es ? Vorteile? Bronzen ausreichend hohe Festigkeiten hohe Wärmeleitfähigkeit gute Verformbarkeit Zinklegierungen schnelle Herstellung durch Gießen möglich gute Wärmeleitfähigkeit einfache Reperaturmöglichkeiten
• Welche folgen haben Werkzeugwerkstoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit? Verringerte Abkühlgeschwindigkeit -> bessere Bauteileigenschaften, Verarbeitung   PRoblem: eingeschränkte Serientauglichkeit wegen hohem Verschleiß und geringer Belastbarkeit
• Nenne die Hauptbestandteile eines Spritzgießwerkzeugs: Angusssystem Temperiersystem Führung und Zentrierung Enformung und Bewegungsübertragung Maschinen und Kraftaufnahme Formnest
• Nenne 2 Möglichkeiten der Entlüftung des Formnests Evakuierung der Kavität- aktives Entlüften durch Unterdruck ->begünstigt Füllung, notwendige Abdichtung des Werkzeugs   Enlüftung durch Enlüftungskanäle, Auswerferbohrungen etc
• Welche Arten von Angusskanälen existieren? normal Verteilerkanäle in Werkzeugplatte, Temp entspricht WZ-Temp, Schmelze erstarrt im Kanal nach Einspritzen = Abfall temperierte Verteilerkanäle: Heißkanal: seperat beheitze Verteilerkanäle und Düsen. Transport der Schmelze ohne Wärmeverlust.  VEREINFACHT: Verlängerung der Düse im WerkzeugProblem: Therm. Trennung vom WZ Kaltkanalanalog nur für reagierende Formmassen: kühlen verhindert frühzeitiges vernetzen
• UNterscheide Anschnitt und Anguss: Angss: Transport der Schmelze von Maschinendüse zur richtigen Stelle der Werkzeughöhe: Ziel: keine Schädigung der Schmelze. Definiertere Druck und Temperatur   Anschnitt:Querschnitt des Angusses an der Stelle, wo er auf das Formnest mündet. Anbindung eines Formnestes an den Angussverteiler
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• Nenne 4 Anschnitte, die bei der Entformung am Spritzling bleiben: Stangen/Kegelanguss Ringanguss Schirmanguss Band/Filmanguss
• Nenne 2 Angusssysteme, die bei der Entformung automatisch vom Spritzling getrennt werden: Tunnelanguss ( hoher Druckverlust) Abreiß-Punktanguss ( dreiplattenwerkzeug notwendig
• Nenne und beschreibe 3 typische AuswerferarteN: Abstreifelementein Form von: Abstreifplatte, Abstreifring, AuswerferhülseGroßflächige Entformungskraft, mehr Platz für Temperierung, aber sehr hoher Fertigungsaufwand Luftauswerferstreng genommen kein Auswerfer, sondern Düse, oder SchlitzVerhindert Vakuumbildung hinter Formteil, Ausblasen der Formteile Auswerferstiftewichtigste, häufigste Methode. weil einfach, billig, Allerdings. Markierung/grat, Beeinflussung der Temperierkanalgestaltung
• Beschreibe kurz das Verfahren für die Entformung von Außen und Innengewinden? Abschraubwerkzeuge zur Entformung hochwertiger Gewinde Kerne für Innengewinde oder Hülsen für Außengewinde sind drehbar gelagert
• Was beeinflusst die Entformungskraft? Werkzeug Steifigkeit Kühlung Werkstoff, thermischen, tribologisches Verhalten Oberflächenrauigkeit Formteil Wanddicke Querschnitt Hinterschnitte Werkstoff Reibverahlten Emod Thermische Stogffwerte Schwindung, Dehnung Verarbeitung Druckverlauf Formteiltemp Mase, Wz.Temp
• Nenne die 6 Schritte der thermischen Werkzeugauslegung: Kühlzeitberechnung-> Zeitminimum von Einspritz zur Auswerftemp Wärmestrombilanz-> Wärmestrom durch Temperiermedium Durchsatz des Temperiermediums->Volumenstrom des Temperiermediums Kanaldurchmesserfestlegung->Turbulente Strömung im Temperierkanal Kanalpositionfestlegung->Gleichmäßige Temperatur an der Werkzeugoberfläche Druckverlustberechnung-> Druckbedarf des Temperiergeräts
• Wozu dient der Komplex Maschinen und Kraftaufnahme? mech. Verbinden des Werkzeugs mit der Mashine über Aufspannplatte KRaftübertragung zwischen Aufspannplatte und Werkzeugträgerplatte-> offener Zustand: kein Verkippen o.ä.-> geschl. Zustand: Übertragung der Schließkraft zum Abdichten der Trennflächen ohne Deformation des WZ
• Warum ist ein Fluchten der Führungs und Zentrierungseinheut notwendig? weil sonst die Düse am WZ nicht abdichten kann und am Angusszapfen ein Hinterschnitt entsteht!
• Skizziere den Allgemeinen Aufbau eines Extruders S 43 VE05
• Nenne 4 Gesichtspunkte bei der Konstruktion von Extrusionswerkzeugen mit je 2 Beispielen... Betriebstechn. Gesichtspunkte ausreichende mech. Steifigkeit leichte Montage und Demontage Fertigungstechnische Gesichtespunkte kostengünstige Bearbeitung geeignete Werkstoffe Rheologische G. ausreichender Volumendurchsatz homogenes Geschwi.Prodil der Schmelze über Austrittsquerschnitt Thermodynamische G. eng mit Rheologie verknüpft max. Temp in der Schmelze ...
• Nenne 4 Kalibierungsvorrichtungen Rutschenkalibrierungfür einfache offene Profile, Rutschen liegen z.T auf Profil auf, Profil wird hindurchgezogen InnenkalibrierungFixierung der Querschnittsform und Abmessung eines HohlprofilsAbziehen über einen (temperierbaren) Kalibrierdornaußen ggf. zusätzliche KÜhlung über Luftdusche oder Wasserbad Außenkalibrierung mit Druckluft.... S. 61 Außenkalibrierung mit Vakuum
• Nenne und bewerte 3 Varianten der Kraftaufbringung beim Thermoformen: Druckluft:Überdruck drückt Folie gegen WZ-InnenwandEingestzt bei komplexeren BAuteilen, Geeignet für schwer formbare KS VakuumAthmosphärischer Druck drückt Folie gegen WZwandeinfachste Realisationgeringer Formkostenaufwandunkomlpizierte Maschinentechnikschnelle einfach Handhabung Mechanischdurch Formwerkzeug oder Stempelerzeug Vorformlinge mit optimierten Wanddickenverteilungen zum späteren Ausformen
• Nenne und beweret 4 verschiedene Thermoform-Werkzeugwerkstoffe: Holzwerkstoffe:Einfach, billig, Einsatz als Urmodell oder Musterwerkzeug Harzwerkzeuge:leicht und schnell zu verarbeitenhinreichende Festigkeit und geringe Schwindungschlechte Wärmeleitung und Temperierbarkeit Aluminiumwerkzeugeam meisten eingestzt!gute Temperierunghohe Abbildegenauigkeit bei moderatem maschinellen Aufwandeinfache Änderungen möglichOberflächenbeschichtung möglich Stahlwerkzeuge:eingesetzt, wenn hohe Krädte wirken, bzw. wenn hohe Festigkeit/Härte notwendig
• Welche Arten der Temperierung gibt es beim Thermoformen? Indirekte Temperierung:erfolgt durch UnterbauFormsegment wird auf beheizbare Pallte aufgesetzt und passic geheizt/Gekühlt Direkte Temperierung:Kühlsystem im Thermoformwerkzeugmeist als Kühlbohrung oder eingegossene KühlrohreMeist mit Wasser
• Wie ist die Größe der Abluft-querschnitte beim Thermoformen zu wählen? möglichst groß für schnelle Entlüftung möglichst klein, zur Vermeidung von MArkierungen im Bauteil
• Unterscheide zwischen amorphen und kristallinene Zustand bei Polymeren. amorph:fehlende Fernordnung, kein gleichbleibender Kettenabstand, keine regelmäßige Molekülanordnung., knäuelartig, Verschlaufungen   kristallin: gerichtete Anordnung, zunehmende Ordnungszustand, mit reduzierung der EntropieTHERMOPLASTE IMMER TEILKRISTALLIN!Fähigkeit zur Kristallisation hängt vom Molekularen Aufbau ab. Kettenverzweigung etc
• Was ist die Voraussetzung für Kristallwachstum? Keimbildung!homogene, primäre, athermische Keime =molekulare Kettenabschnitt, die sich aufgrund thermisch bedingter Molekülbewegung ausreichend weit anlagern heterogene, thermische , sekundäre Keime sind Nukleierungsmittel, fremde Substanzen, Werkzeugwandungen...
• Welchen Einfluss hat die Bauteilgröße auf die Kristallisation von Polymeren? kleinere Dimensionen -> schneller Abkühlung -> Abnahme des Kristallisationsgrades!
• Was ist die Ursache für Orientierungen der Polymere? Schmelze bewegung!bei hoher Temp und ausreichender Verweilzeit können Mol relaxieren! Schmelzdeformation -> Dehnung, Scherung
• Unterschiede anhand von 3 Punkten zwischen Füllstoff und Molekülorientierung: FÜLLSTOFFE Faserartige oder plättchenförmige Füllstoffe liegen gerichtet vor, Orientierungen relaxieren nicht Orientierungszustand wird ausschließlich durch Strömung bestimmt MOLEKÜLE Makromoleküle liegen gerichtet vor Orientierungen können relaxieren Orientierungszustand wird auch durch Temp/Zeitverläufe bestimmt
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• Welche Folgen hat eine zunehmende Orientierung auf die Eigenschaften des Bauteils? Emod steigt (Faserrichtung) Zugfestigkeit steigt (Faserrichtung) Wärmeleitfähigkeit steigt (Faserrichtung) Kristallinität steigt Tranparenz steigt Wärmeausdehnung sinkt ( Faserrichtung)
• Wie beeinflussen folgende Bedingungen die Orientierung? Warum? Wanddicke, Massetemp, WZ-Temp - abnehmend Nachdruck, Einspritzgeschw. zunehmend: Wanddicke: orientierung zunehmend - schnelle Abkühlung Massetemp: Orientierung zunehmend - schnellere Erstarrung(Relaxion..) WZ Temp:    randnahe Orientierung - schnellere Erstarrung Nachdruck: zunehmende Orietntierung im Angussbereich - Zunehmender SChmelzestrom in Nachdruckphase Einspritzgschw:   leicht zunehmende Randorientierung, abnehmende Orientierung im Inneren    - geringerer, langsamer Wärmeentzug, Wärmeerzeugung durch innere Reibung
• Definition von Eigenspannugnen und welche beiden Arten werden unterschieden? E. sind Spannungen, die in einem Bauteil vorhanden sein können, ohne dass äußere Kräfte angreifen. Summe = Null - > statisches GGW. E. 1. Art:treten im makroskopischen Bereich auf, unabhänhig von der Feinstruktur des Werkstoffs E. 2. Art: treten im mikroskopischen Bereich auf meist von Feinstruktur des Werkstoffs abhängig ( Füllstoffe, Kristallisation...)
• Nenne 4 Arten von Eigenspannungen: Wärmeeigenspannungen:  durch Behinderung thermisch bedingter Schrumpfung und Ausdehnung. Einbettungseigenspannugen: durch verstärkte oder gefüllte KS, kritisch bei stark unterscheidl. thermischer Ausdehnung Nachdruckeigenspannungen: der thermischen Kontraktion wirkt nach Aufheben des Nachdrucks eine elastische Volumensvergrößerung der nicht erstarrten Bereiche entgegen Strukturbedingte Eigenspannungen: lokal unterschiedliche strukturelle Einflüsse
• erkläre 3 Methoden zur Bestimmung von Eigenspannungen: Spannungsrisstest: beaufschlagen mit spannungsrissauslösenden Medien; Zeit bis und Zahl der Risse -> Indiz Doppelbrechung: Messung der Doppelbrechung vor und nach Tempern ( nur transparente KS) Schichtabtrageverfahren : asymmetrisches Eigsp-Profil -> Verbiegung
• Innere Eigenschaften führen zu Formteileigenschaften: Nenne jeweils 3 Orientierung, kristalline Struktur, Eigenspannungen   -> Schwindung, Verzug, Bindenähte
• Nenne und erkläre 5 Arten der Schwindung: thermische Schwindungen: Volumenkontraktion Druckabhängige Schwindung: Volumenänderung bei Druckänderung während Verarbeitungsprozess Umwandlungsschwindung: durch Kristallisation beim Abkühlen Reaktionsschwindung: Chem. Reak. bei Formgebungsprozess Schrumpfung: Relaxionsschwindung von Molekülorientierungen
• Wie beeinflussen Wanddicke, WZTemp, Nachruck, Füllstoffe und Orientierungen die Schwindung? Wanddicke: Schwindung steigt NAchdruck: Schwindung sinkt WZTemp : Schwindung steigt Füllstoffe: Schwindung sinkt Orientierungen: Orientierungen durch Fließvorgänge -> richtungsabhängie Eigenschaften -> thermische Kontraktion in unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich: REGEL: In Fließrichtung ist Schwindung kleiner als senkrecht dazu;     Fasergefüllte Anisotropien weisen stärkere Anisotropien bei den Schwindungswerten auf, als unverstärkte Formmassen
• Skizziere 2 Varianten der Spritzgussgereichten Gestaltung von Ecken an Bauteilen S.46 VE04
• skizziere das Entstehen von Bindenähten: S. 47 VE04
• Welche Folgen haben Bindenähte auf das Bauteil?Wodurch kann dies noch verstärkt werden? mech. und optische Beeinträchtigungmech. Schwächung durch:starkte Oritenierung in den parallel zusammenfließenden Schmellefronten, unzureichende Verschweißung frontal aufeinandertreffender Ströme schwächende Einfall-Kerben   FÜllstoffe wie Fasern oder plättchen verstärken den Effekt!!
• Was versteht man unter dem Bindenahtfaktor? Verhältnis aus Festigkeit der Bindenahtprobe zu Festigkeit des Grundwerkstoffes!

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