EKT 9. Kunststoffverarbeitung: Spritzgießen

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Author:
Thorsten662
ID:
295465
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EKT 9. Kunststoffverarbeitung: Spritzgießen
Updated:
2015-02-10 07:28:04
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Kunststofftechnik Spritzgießen
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Fragen zum 9. Kapitel aus dem Skript "Einführung in die Kunststofftechnik" an der TU Darmstadt.
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  1. Beschreiben Sie das Spritzgießen im Allgemeinen.
    • Das Spritzgießverfahren dient zur vollautomatischen Herstellung von Formteilen auch mit komplexer Geometrie.
    • Die Gewichte der auf Spritzgießmaschinen hergestellten Formteile liegen zwischen 10-6 kg (z.B. Uhrenindustrie) bis 102 kg (z.B. Müllcontainer).
    • ca. 60% aller Kunststoffverarbeitungsmaschinen sind Spritzgießmaschinen.
    • Der prozentuale Anteil der Spritzgießmaschinen am Kunststoffverbrauch in Deutschland beträgt 25%.
    • Ein wichtiger wirtschaftlicher Vorteil liegt in der geringen Nacharbeit der Formteile.
    • Der Energieaufwand des Spritzgießverfahrens liegt deutlich unter dem der Metallverarbeitungsverfahren.
  2. Was sind die wichtigsten Meilensteine in der historischen Entwicklung des Spritzgießverfahrens?
    • 1919: Spritzgießverfahren für Azetyl-Zellulose (Eichengrün)
    • 1921: erste handbetriebene Maschine (Buchholz)
    • 1925: erste produktionstauglichen Spritzgießmaschinen im Handel (Groteliete Company / Gebrüder Eckert & Ziegler)
    • 1930: erste automatische Maschinen
    • 1942: Anmeldung der Schnecke (als Plastifizierelement und Einspritzkolben) als Patent (Beck)
    • ab 1945: Durchbruch der Spritzgießtechnik
    • 1956: neuartige Plastifizierung - Schneckenspritzgießmaschine (Beck/BASF)
    • 1960: Elastomere und Duroplaste in der Schneckenspritzgießmaschine
    • 1984: erste vollelektrische Spritzgießmaschine (Fanuc, Milacron)
    • 1989: erste holmenlose Spritzgießmaschine (Engel)
  3. Nennen Sie die Merkmale des Spritzgießverfahrens.
    • direkter Weg vom Rohstoff zum Fertigteil
    • keine oder nur geringe Nachbearbeitung notwendig
    • Verfahren vollautomatisierbar
    • hohe Reproduzierbarkeit der Fertigung
  4. Wie und wo geschieht die Aufbereitung des Polymerwerkstoffes?
    • Bevor eine Formmasse formgebend bearbeitet werden kann, muss in einem Aufbereitungsprozess die Materialspezifikation (z.B. Farbe, Entformungshilfsmittel, Füllstoffe) eingestellt werden. Diese können beim Formmassenhersteller oder einem Compoundierer durchgeführt werden.
    • Aufbereiten: Mischen, Zerteilen, Cracken, Trennen, Destillieren,...
    • Formgebung: Extrudieren, Pressen, Spritzpressen, Spritzgießen, Kalandrieren,...
  5. Beschriften Sie die schematische Darstellung einer Spritzgießmaschine.
  6. Kennzeichnen Sie die einzelnen Schritte des Spritzgießprozesses in den folgenden Darstellungen.
    • 1. Werkzeug schließen
    • 2. Einspritzen
    • 3. Nachdruck- und Kühlphase
    • 4. Dosieren
    • 5. Werkzeug öffnen und Formteil auswerfen
  7. Der Werkzeuginnendruck hat Einfluss auf Werkstoff und Bauteilqualität. Zeichnen Sie den Verlauf des Spritzzyklus bezüglich Werkzeuginnendruck und Zeit und kennzeichnen Sie Füllphase, Kompressionsphase und Nachdruckphase.
  8. Nennen Sie einige Parameter, die den Spritzgießprozess maßgeblich beeinflussen.
    • Temperatur der Schmelze
    • Feuchtigkeit der Schmelze
    • Umgebungstemperatur
    • Füllstoffe
    • Einspritzgeschwindigkeit
    • Einspritzdruck
    • Temperatur des Werkzeugs
    • Nachdruckhöhe
    • Nachdruckzeit
    • Abkühlzeit
    • Schneckengeometrie
  9. Nennen Sie typische Fehler an Formteilen aus dem Spritzgießverfahren und mögliche Ursachen.
    • Grat an Formtrennung: Einspritzdruck, Schließkraft
    • Angussfaden: Düsentemperierung, Plastifiziereinheit
    • Schwimmhaut: Viskosität der Formmasse, Werkzeugspalt
    • Nicht voll ausgespritzt: Einspritzgeschwindigkeit, Werkzeugentlüftung
    • Fremdpartikel: Verunreinigung
  10. Nennen Sie verschiedene Angussarten und stellen Sie sie schematisch dar.
  11. Beschreiben Sie das Mehrkomponenten-Spritzgießen.
    Mit zwei oder mehr Einspritzeinheiten werden mehrere Kunststoffschmelzen in einem Arbeitsgang verarbeitet, um multifunktionelle Formteile aus mehreren Kunststoffen herzustellen und die verschiedenen Eigenschaften und Farben gezielt zu nutzen.
  12. Was sind die wesentlichen Vorteile beim Mehrkomponenten-Spritzgießen?
    • Herstellung einbaufertiger Formteile in einem Prozess
    • Herstellung von Formteilen mit beweglichen Segmenten (z.B. bewegliche Lüftungsgitter im Kfz)
    • Herstellung mehrfarbiger bzw. aus mehreren Kunststoffen bestehender Formteile und Baugruppen zur Erzielung integrierter Funktionen (Funktionsintegration)
    • Designfreiheit in Farbe und Form (Optik und Haptik)
    • Gezielte Produkteigenschaften durch entsprechende Rohstoffkombinationen, unter anderem Hart-Weich-Verbindungen
    • Wegfall von Montageverfahren (z.B. Kleben, Schweißen, Schnappverschlüsse)
    • Reduktion der Teilevielfalt
  13. Welche Verfahren lassen sich beim Mehrkomponenten-Spritzgießen unterscheiden?
    • Mehrfarben-Spritzgießen: (überwiegend für Spielwarenproduktion und Automobilindustrie)
    • Mehrkomponenten-Spritzgießen: Verbundspritzgießen, Hart-Weich-Kombinationen, Montagespritzgießen, Sandwichspritzgießen
  14. Wesentliche Anwendungen beim Mehrkomponenten-Spritzgießen sind Hart-Weich-Verbindungen. Welche können das sein?
    • Thermoplast + TPE
    • Thermoplast + Flüssigsilikon
    • Thermoplast + Elastomer
    • Duroplast + Flüssigsilikon
    • Duroplast + Elastomer
  15. Was können Anwendungen der Funktionsintegration sein?
    • haptische Elemente auf harte Oberflächen aufbringen
    • dämpfende Elemente anspritzen
    • Dichtungen integrieren
    • Toleranzen ausgleichen
  16. Wie sind die Verfahrensschritte beim Mehrkomponenten-Spritzgießen?
    • Hydraulisch angesteuerte oder mechanische Schieber verschließen den Hohlraum für die zweite Komponente während des ersten Spritzgießvorgangs
    • Herstellen des Vorspritzlings, indem Komponente 1 eingespritzt wird
    • Nach dem Abkühlen wir der Vorspritzling in Kavität 2 durch Drehbewegung des Werkzeugs oder mittels Positionierung eines Roboters eingesetzt
    • An- oder Überspritzen mit der 2. Werkstoffkomponente
    • Einspritzen einer 3. oder 4. Komponente
    • Auswerfen und Entnehmen des fertigen Bauteils aus dem Werkzeug
  17. Was sind die Anforderungen an das Werkzeug beim Mehrkomponenten-Spritzgießen?
    • Die Spritzgießmaschine muss mit zwei oder mehr Plastifizier- und Spritzeinheiten ausgestattet sein. Werkzeuge sind teurer als Standardwerkzeuge, da Werkzeugkomponenten zwischen den einzelnen Schüssen bewegt oder betätigt werden müssen.
    • Die unterschiedlichen Schnecken der Spritzgießmaschine können vertikal, in L-Stellung (horizontal) oder übereinander angeordnet sein.
  18. Zeichnen Sie ein Werkzeug für die Wasserinjektionstechnik (WIT).
  19. Beschreiben Sie das Thermoplast-Schaumspritzgießen.
    • Herstellung in nur einem Spritzgießprozess.
    • Wesentliche Charakteristika: Gewichts- und Materialeinsparung, Dimensionsstabilität
    • Vorwiegende Anwendungen: Automobilindustrie

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