Fertigungsprozesse Kunststofftechnik 2 (Fach) / Spritzgussmaschinen (Lektion)

Grundlagen

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• Nennen Sie 3 Vorteile einer Kniehebel Schließeinheit. -hohe Steifigkeit -besonders günstige Kinematik (hodogramm) -niedriger Energieverbraucht
• Nennen Sie 3 Vorteile einer hydraulischen Schließeinheit. -kein nennenswerter Verschleiß -exakte Reproduzierbarkeit der Schließkraft -kein Überdehnen der Holme
• Nennen Sie 5 Kennzahlen einer Schließeinheit. -Schließkraft -WKZ Öffnungskraft -Lichte Holmweite -WKZ-Einbauhöhe -WKZ-Öffnungsweg
• Erklären Sie die Funktionsweise einer hydraulischen Schließeinheit mit mechanischer Zwischenfunktion. Die Fahrbewegung der beweglichen Platte wird durch den Fahrzylinder realisiert bis das WKZ geschlossen ist. Danach wird der hydraulische Kolben durch eine mechanische Bewegung in Eingriff gebracht. Der Schließkraftaufbau erfolgt dann durch ein Druckkissen.
• Nennen Sie 2 Vorteile einer holmlosen Schließeinheit. -keine Behinderung beim WKZ-Wechsel -keine Behinderung des Handlingsystems
• Nennen Sie 3 Aufgaben einer Spritzeinheit -Plastifizieren -Homogenisieren -Einspritzen-axialer Hub
• Aus welchen Bauteilen besteht eine Plastifiziereinheit? -Plastifizierzylinder mit Tricher -Düse -Schnecke mit Rückströmsperre
• Wie kann der Zylinder beheizt werden? -Heizbänder -Seltener Öl oder Gase bei doppelwandigem Zylinder
• Nennen Sie 5 Kennzahlen einer Plastifiziereinheit -Schussgewicht -Hubvolumen -Arbeitsvermögen -Schneckenlänge (L/D Verhältnis) -Spritzdruck
• Wie wird das Arbeitsvermögen berechnet? (Hubvolumen[cm^3]*Spritzdruck[bar])/1000 Einheitslos!
• Erklären Sie die Aufschmelztheorie anhand einer Schnittdarstellung einer eingängigen und zweigängigen Schnecke. Durch innere Reibung der Molekülketten hevorgerufen durch die Drehung der Schnecke (Energieanteil ca. 60%) und Wärmeleitung der Zylinderwand (Energieanteil ca. 40%) erfolgt die Aufschmelzung des Materials. Bei einer 2-gängigen Schnecke gelingt das Aufschmelzen besser, da sich kleine Feststoffbetten bilden.
• Nennen Sie jeweils 1 Scher-und Mischteil mit Namen -Wendelscherteil -Zahnscheibenmischteil
• Nennen Sie zwei Sonderbauformen für Schnecken -Barriereschnecke -Entgasungsschnecke
• Was ist die Aufgabe von Scher-und Mischzonen? Scherzonen: Zuführen von Energie zur Teilchenreduktion und Temperaturerhöhung Mischzonen: Verteilen der ungleichmäßig zugeführten Energie
• Nennen Sie jeweils 2 Vorteile von Ring-und Kugelrückströmsperren Ring: sehr dynamisches Ansprechverhalten, Stromlinienförmig (keine toten Stellen) Kugel: geringer Verschleiß, günstiger Preis
• Aufgabe der Rückströmsperre Während des Einspritzens soll das Zurückfließen der Schmelze aus dem Schneckenvorraum in die Schneckengänge verhindert werden.
• Nennen Sie verschiedenen Düsen -Offene Düse -Verschlussdüsen: Nadelverschlussdüse, Drehbolzenverschlussdüse, Schiebeverschlussdüse
• Wann wird welche Düse eingesetzt? Offene Düsen bei hochviskosen Schmelzen (dickflüssig) da sie leicht zu reinigen ist und günstige Strömungsverhältnisse bestehen. Geschlossene Düsen bei niedrigviskosen Schmelzen
• Warum werden Verschlussdüsen eingesetzt? Das Das dosieren ist nach Wegfahren der Plastifiziereinheit möglich. Keine Wärmeübertragung an das Werkzeug -> homogene Werkzeugwandtemperatur
• L/D Verhältnis Die Länge der Schnecke wird ausschließlich auf den Schneckendurchmesser bezogen angegeben. Dies ermöglicht bessere Vergleichbarkeit. Es wird nur die verfahrenstechnisch wirksame Länge berücksichtig (Weg den die Schmelze zurücklegt) Es wird immer die Länge von Vorderkante des Trichters bis zur Rückströmsperre genommen.
• Spritzdruck Der berechnete Druck mit dem die Schmelze in das Werkzeug eingespritzt werden kann. Jedoch ist die Antriebsleistung in der Regel zu gering um diesen Druck aufzubringen ca. 1500-3000bar
• Hubvolumen Das Hubvolumen ergibt sich aus der Schneckenfläche und dem maximalen Dosierweg. Vh=As*smax
• Schussgewicht Das Schussgewicht ergibt sich aus dem Hubvolumen und der Dichte der Schmelze. mps=Vh*Dichte
• Dosierweg Der Dosierweg ist die maximale rückwertige Schneckenposition. idR ca 4-5D
• Schussauslastung Der tatsächlich benötigte Dosierweg im Verhältnis zum maximalen Dosierweg
• Warum ist der Dosierweg auf 1-3D begrenzt? Größer 3D: Inhomogene Temperaturen->Verzug Kleiner 1D: Zu hohe Verweilzeiten->Materialabbau
• Warum ist der Dosierweg auf 1-3D begrenzt? Größer 3D: Gefahr des Lufteinziehens->Schlieden  Inhomogene Temperaturen->Verzug Kleiner 1D: Zu hohe Verweilzeiten in der Schnecke->Materialabbau Unreproduzierbares Schussgewicht->RSP reagiert nicht exakt genug und es kommt zu Überspritzung oder Teilfüllung
• Erklären Sie die Gefahr des Lufteinziehens bei einem Dosierweg von größer 3D. Normalerweise entweicht die Luft in den Schneckengängen durch den Trichter. Werden aber zb 5 Schnecken in 1 Sekunde nach vorne geschoben, könnte der Weg bis zum Trichter zu groß sein. Eine Folge davon sind Schlieren. Abhilfe: Größerer Schneckendurchmesser
• Wobei treten in der Regel größere axiale Temperaturunterschiede auf? -kleines L/D Verhältnis -hohe Schneckendrehzahlen -Temperaturdifferenz am Zylinder -Große Schneckenhübe -kleine Gangtiefen
• Warum Spritzgießen und nicht Pressen oder Druckguss? Weniger Nacharbeit Weniger Energieaufwand Höhere Lebensdauer der Werkzeuge
• Wie kann die Massetemperatur eingestellt werden? Die Massetemperatur kann nicht eingestellt werden. Sie ergibt sich aus der Scherenergie und der Wärmeleitenergie.
• 5 Eigenschaften die durch die Massetemperatur beeinflusst werden -Homogenität der Schmelze -Viskosität der Schmelze -Innere Spannungen im Formteil -Füllverhalten -Einfluss auf die Kühlzeit
• Was versteht man unter der Werkzeugwandtemperatur? Unter der Werkzeugwandtemperatur versteht man die Temperatur, die sich während des Zykluses an der Formnestoberfläche einstellt.
• 5 Dinge die durch die Werkzeugwandtemperatur beeinflusst werden -Kühlzeit -Eigenspannungen -Orientierungen -Abbildung der Oberfläche -Siegelzeit
• Was versteht man unter dem Staudruck? Der Staudruck ist der in der Formmasse im Schneckenraum wirkende Druck, der sich während des Dosierens aufbaut.
• Warum hat der Staudruck Einfluss auf die Homogenität? Durch das Dosieren entsteht eine Strömung richtung Düse, durch den Staudruck entsteht eine entgegengesetzte Strömung. Kombiniert ergibt das eine Schleppströmung die für eine gute Durchmischung der Schmelze sorgt. Vorteil: Gute Homogenität Nachteil: Hohe Schmelzebelastung
• Was wird durch den Staudruck beeinflusst? -Homogenität -Scherung -Thermische Schädigung -Plastifizierzeit
• Was versteht man unter Dekompression und warum macht man sie? Unter Dekompression versteht man die Druckentlastung der dosierten Schmelze im Schneckenvorraum durch axiales Zurückziehen der Schnecke. Dabei besteht die Gefahr dass Luft eingezogen werden könnte.
• Welche Anforderungen werden an die Einspritzgeschwindigkeit gestellt? Erst langsam, Hauptfüllung schnell, am Ende wieder langsam. Gleichmäßige Fließfrontgeschwindigkeit ist wichtig.
• Wie kann von Einspritzen auf Nachdruck umgeschaltet werden? Volumenabhängig oder Werkzeuginnendruckabhängig
• Nachdruckzeit Zeit nach der Formfüll-und Kompressionsphase, in der die Kavität mit Druck beaufschlagt ist.
• Siegelpunkt Der Siegelpunkt ist der Zeitpunkt an dem der Anschnitt einfriert und somit der Nachdruck nichtmehr nötig ist.
• Was ist die Kühlzeit? Die Kühlzeit beginnt mit der vollständigen Füllung der Kavität und endet mit der vollständigen Entformung aus dem WKZ. Sie muss an der Maschine eingestellt werden. Nach Ablaufen der Kühlzeit öffnet das WKZ automatisch.
• Was sind Nebenzeiten (Maschinenzeiten)? Alle Zeiten innerhalb eines Zykluses ohne Einspritz, Nachdruck und Kühlzeit. Gut zur Optimierung der Zykluszeit geeignet.
• Woraus besteht die Zykluszeit? Nebenzeiten + Einspritz-, Nachdruck-, Kühlzeit
• Rheologisches Fließverhalten von thermopl. Kunststoffen. In welchem Bereich findet die Verarbeitung statt? strukturviskoser Bereich
• Nennen Sie jeweils 2 Qualitätsmerkmale der Füllphasen Füllphase: Schmelzebeanspruchung, Beschaffenheit der Oberfläche Kompressionsphase: Vollständige Formfüllung, Gratbildung Nachdruckphase: Lunker, Orientierungen
• Spritzgießprozess 1.Start bei Umgebungsdruck 2.Einspritzen 3.Umschaltpunkt 4.Maximum 5.Mittlerer Nachdruck 6.Siegeltemperatur 7. Schwindungsbeginn 8.Einfriertemperatur erreicht 9.Entformung 10.RT erreicht
• Molekulare Orientierungen Eine Ausrichtung der Molekülketten in eine Vorzugsrichtung als Folge von Scherung und Dehnung
• Wie kann ein teilkristalliner Werkstoff durchsichtig gespritzt werden? Durch extrem schnelle Abkühlung

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