Für die Herstellung von Kunststoffteilen gibt es verschiedene Verfahren. Ein weit verbreitetes Verfahren ist das Spritzgießen. Hierbei wird der Kunststoff erhitzt und mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung, einer Spritzgießmaschine, in eine entsprechende Form eingebracht und dort abgekühlt. Diese Form heißt Spritzgießwerkzeug.
Aufbau
Ein Spritzgießwerkzeug (auch Spritzgusswerkzeug) ist ein Werkzeug aus mehreren Baugruppen und verschiedenen Einzelteilen, vorwiegend aus Stahl, das zur Herstellung von Kunststoffteilen dient. Ein Spritzgießwerkzeug kann über eine oder zwei Trennebenen und mehrere Kavitäten mit Formkernen pro Trennebene verfügen, das heißt es können theoretisch mehrere Artikel gleichzeitig in einer Form produziert werden. Werkzeuge mit zwei Trennebenen verfügen oft über einen zweiseitigen Steilgewindetrieb, der das schnelle, parallele Öffnen und Schließen der beiden Formebenen ermöglicht. Die Ausformung von Hohlräumen und Hinterschnitten wird durch Kernzüge realisiert. Weitere Grundbestandteile von Spritzgießwerkzeugen sind:
- 2 Aufspannplatten zum Aufspannen des Werkzeugs auf die Spritzgießmaschine
- Anguss (variiert in der Bauform)
- Temperierkreislauf (mit temperiertem Wärmeträger, z.B. Wasser)
- Auswerfereinheit
Arbeitsweise
Der Kunststoff wird mittels des Zylinders der Spritzgießmaschine mit hohem Druck durch die Angussbuchse in die Kavität (die Hohlräume der Gussform) eingespritzt. Die so mit dem erhitzten Kunststoff eingebrachte Wärme muss über den Kühlkreislauf schnell und gleichmäßig abgeführt werden, um hohe Formteilqualität und kurze Abkühlzeiten zu ermöglichen.
Beim Einspritzen kann Luft, die durch die einströmende Schmelze verdrängt wird, am Fließwegende zu Verbrennungen ("Dieseleffekt") des Materials führen. Deshalb werden Entlüftungen vorgesehen, welche über entsprechende Spaltmaße an Auswerferstiften oder der Trennebene realisiert werden können.
Die Entformung erfolgt durch so genannte Auswerfer, wobei zur Entnahme der Formteile Entnahmeroboter eingesetzt werden können.
Die Dauer eines Zyklus (Zeit zwischen zwei Entformungen) ist abhängig von Werkstückgröße und Kühldauer. Die Standzeit der Spritzgussform hängt von verschiedenen Parametern des Spritzzyklus, wie beispielsweise Temperatur und Temperaturdifferenzen oder dem Einspritzdruck, sowie dem verwendeten Material ab.
Man unterscheidet unter anderem zwischen Kaltkanal- und Heißkanalwerkzeugen. Bei Kaltkanalsystemen härtet der Kunststoff im Anguss aus und wird nach dem Auswerfen des Formteiles abgetrennt. Heißkanalsysteme können über so genannte Nadelverschlusssysteme verfügen, bei dem die Einspritzdüse direkt nach dem Nachdrücken durch eine Verschlussnadel geschlossen wird.
Weitere Bauformen
Weitere Bauformen von Spritzgießformen:
- Dreiplattenwerkzeug
- Isolierkanalwerkzeug
- Etagenwerkzeug
Der Formenbau zählt zur Kategorie Werkzeugbau und ist ein hoch spezialisierter Teilbereich des Maschinenbaus, der sich unter anderem mit der Fertigung von Spitzgießwerkzeugen beschäftigt.
Literatur
- Harry Pruner: "Spritzgießwerkzeuge kompakt". Carl Hanser Verlag. 1. Auflage 2012. ISBN 978-3446427501
- Konstruktionsbeispiele für den Werkzeug- und Formenbau beim Spritzgießen
- Peter Unger: "Der Spritzgießwerkzeugbau in 130 Beispielen". Carl Hanser Verlag, München 2006 (6. Aufl.). ISBN 3-446-40389-2
- Thomas Munch, Dr B. Lantz: "Konsequente Optimierung des Spritzgiessverfahrens". Ein SGP-Handbuch. 2009. ISBN 978-3837070811
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