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Spritzgießen für Praktiker
vonChristoph Jaroschek
1. Auflage
Hanser München 2003
Verlag C.H. Beck im Internet:www.beck.de
ISBN 978 3 446 21400 2
Zu Inhaltsverzeichnis
schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG
CARL HANSER VERLAG
Christoph Jaroschek
Spritzgießen für Praktiker
3-446-21400-3
www.hanser.de
2 Einstellung
der Verarbeitungsgrößen
Die Einstellung einer Spritzgießmaschine (Prozessparameter) erfordert meist
nur wenige Eingaben, die sich selbst bei Steuerungen moderner Spritzgießma-
schinen mit komplexer Bedienoberfläche leicht auf einer Bildschirmseite un-
terbringen lassen (Bild 2.1). Einige Maschinenhersteller haben sich bereits auf
eine vom eigenen Maschinenfabrikat unabhängige Bedienseite verständigt.
DIM SOLL IST DIM SOLL IST
Einspritzen 1 ccm/s xxx Massepolster ccm xxxStart Einspr. 2 ccm xxx Kühlzeit s xxxEinspritzen 2 ccm/s xxx Plastifizierzeit s xxxStart Einspr. 3 ccm xxx Schneckenpos. ccm xxxEinspritzen 3 ccm/s xxx Plastifizierweg ccm xxxEinspritzdr. max bar xxx xxx Dekompr.nach Plast. ccm xxxUmschaltposition ccm xxx xxx Schneckenumfangsg. mm/s xxx xxxUmschaltzeit s xxx xxx Staudruck bar xxx Umschaltdruck bar xxx xxxUmsch.Innendruck bar xxx xxx Schliesskraft kN xxx xxxNachdruck 1 bar xxx Werkzeugöffnung mm xxx xxxNachdruckzeit 1 s xxx Temperatur Düse °C xxx xxxNachdruck 2 bar xxx Nachdruckzeit 2 s xxx
Bild 2.1: Mögliche Bedienseite zur Prozesseinstellung mit wichtigen Prozesswerten
Im Folgenden wird ein Vorgehen beschrieben, das für die meisten Spritzguss-
teile zu guten Prozesseinstellungen führt, wobei für die Anzahl der Einstellpa-
rameter die erwähnte, stark vereinfachte Bedienseite zu Grunde gelegt wird.
Viele Spritzgießmaschinen verfügen über erheblich mehr Eingabemöglichkei-
ten, z.B. über zehn Einspritzgeschwindigkeiten. Es gibt vereinzelt Fälle, für die
eine derart große Zahl von Parametern notwendig ist. An dieser Stelle soll aber
bewusst eine vereinfachte Einstellung mit begrenzter Zahl an Einstellparame-
tern dargestellt werden. Dies ist insbesondere für Einrichter mit wenig Erfah-
rung hilfreich.
Das hier beschriebene Vorgehen beschränkt sich auf die Prozessabschnitte
Plastifizieren, Einspritzen, Nachdrücken und Kühlen. Die Einstellung der
Werkzeugbewegung wird nicht behandelt, hier sind Maschinen und Werkzeuge
6 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
zu unterschiedlich. Die Werkzeugbewegung beeinflusst zwar die Zykluszeit,
hat aber nur geringe Auswirkungen auf die Qualität der Formteile.
Die Einstellung einer Spritzgießmaschine erfordert die Kenntnis von Daten
über das zu fertigende Produkt. Man berücksichtige hierzu, welche Informatio-
nen einem Maschinenbediener üblicherweise vor dem Produktionsstart gege-
ben werden (Materialart, Teilegewicht/Volumen, Werkzeug-/Formteilabmes-
sungen) und was er an der Maschine einstellen kann (Temperaturen, Wege/Vo-
lumina, Geschwindigkeiten, Drücke). Die Einstellung erfolgt in zwei Schritten:
• Festlegung der Grundeinstellung,
• Test und Optimierung der Grundeinstellung.
Die Grundeinstellung beruht auf den Basisinformationen der jeweiligen Pro-
duktion, sie lässt sich aus wenigen charakteristischen Daten über das Produkt
(Wanddicke, Materialart, Fließweglänge) schematisiert herleiten. Mit dieser
Maschineneinstellung werden erste Zyklen gefahren, wobei der Einrichter si-
cher stellen muss, dass die Spritzgussteile sicher entformt werden können und
ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die
Qualität der Formteile noch nicht bewertet. Es kommt nur darauf an, die Ma-
schine in einem konstanten Zyklus zu halten, damit sich die Temperaturen der
Schmelze und des Werkzeugs auf einem gleichbleibenden Niveau einpendeln.
Die Korrektur der Grundeinstellung bei Neuaufnahme der Produktion umfasst
die Überprüfung des Schussvolumens und des Spritzdrucks. Alle weiteren Ver-
änderungen von Prozessparametern dienen der Optimierung.
Die Optimierung kann nach den immer gleichen Strategien erfolgen. In der gän-
gigen Praxis werden die Prozessparameter der Maschine so lange verändert, bis
das Formteil die geforderte Qualität aufweist. Theoretisch gibt es zwar nur eine
optimale Einstellung, aber da „Qualität“ sich aus vielen Einzelmerkmalen (Ab-
messungen, Glanz, Einfallstellen) zusammensetzt, ist eine „gute Einstellung“ ein
Kompromiss, bei dem nicht jeder Einzelparameter optimal eingestellt werden
muss. In der gängigen Praxis werden die Prozessgrößen an der Maschine so lan-
ge verändert, bis das Formteil die vom Abnehmer geforderte Qualität aufweist.
Das Prozessfenster hierzu ist normalerweise groß. Die Einstellwerte können in
relativ breiten Grenzen verändert werden, ohne dass sich dies direkt am Pro-
dukt erkennen lässt. Das Ergebnis einer Prozessoptimierung führt im Regelfall
nicht zu maximal erreichbarer Teilequalität, sondern orientiert sich maßgeblich
an den Qualitätsansprüchen des Abnehmers.
2.1 Basisdaten für die Grundeinstellung 7
Das Prozessfenster charakterisiert die Einstellgrenzen, innerhalb derer gute
Teile erzeugt werden. Bildlich kann man die Qualität als Berg darstellen
(Bild 2.2), dessen Gipfel das Optimum darstellt. Wie breit das Prozessfenster
ist, hängt davon ab, wie „gut“ die Qualität des Spritzgussteils sein soll.
Qu
alit
ät [
%]
Parameter 1
Parameter 2
Optimale Qualität100%
80%
Prozessfenster
Bild 2.2: Mögliche Einstellgrößen zum Erreichen unterschiedlicher Qualität
Viele Einstellwerte beeinflussen sich gegenseitig. Eine geringere Einspritzge-
schwindigkeit führt z.B. wegen der Wärmeverluste im kälteren Werkzeug zu
einer geringeren Fließfronttemperatur. Eine optimale Kombination aller Ein-
stellwerte lässt sich nur bedingt über eine längere Produktionsphase reprodu-
zierbar einhalten. Für einen sicheren Dauerbetrieb ist es daher wichtiger, dass
auch abweichend vom Optimum gute Kunststoffteile produziert werden.
Ziel einer Optimierung ist es, verkaufbare Teile herzustellen. Man sollte also
die Optimierung beenden, wenn man brauchbare Qualität erreicht hat. In der
bildlichen Darstellung liegt die verkaufbare Qualität dann bereits unterhalb der
Bergspitze (Bild 2.2). Der Gipfel selbst wird sich wahrscheinlich nur mit zu-
sätzlicher künstlicher Intelligenz an der Maschine erreichen lassen.
2.1 Basisdaten für die Grundeinstellung
Für ein schematisiertes Vorgehen beim Einstellen der Maschinendaten sind
zunächst nur wenige Informationen erforderlich. Die geforderten Daten hierzu
sind:
8 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
• Schussgewicht,
• Fließweglänge,
• mittlere Wanddicke,
• verarbeiteter Kunststoff,
• Formteilklasse,
• projizierte Formteilfläche.
2.1.1 Schussgewicht
Das Schussgewicht setzt sich zusammen aus dem Formteilgewicht aller Nester
und dem Angussgewicht. Für den Dosiervorgang muss das Schussvolumen
bekannt sein. Volumen (V [cm3
]) und Gewicht (m [g]) sind über die Dichte des
Kunststoffs (ρ [g/cm3
]) miteinander verknüpft:
V = m/ρ
Fehlerhafte Angaben zum Schussgewicht sind solange unkritisch, wie bei nicht
exakt bekannten Werten das Gewicht eher zu klein geschätzt wird. Ein nicht
berücksichtigtes Angussgewicht beispielsweise wird für die Grundeinstellung
lediglich eine etwas längere Korrekturphase nach sich ziehen, weil das Schuss-
volumen zu gering eingestellt wird.
Selbst bei Unkenntnis des Schuss-/Formteilgewichts ist eine Einstellung der
Maschine möglich. Man tastet sich langsam an das notwendige Schussgewicht
heran, indem man es von Schuss zu Schuss erhöht. Es kommt also nicht auf
eine genaue Berechnung an.
2.1.2 Fließweglänge
Der maximale Fließweg im Formteil ist die Entfernung zwischen Anschnitt und
dem zuletzt gefüllten Bereich. Am vorhandenen Teil (Spritzgussteil oder Proto-
typ) misst man mit einem Maßband die Strecke vom Anschnitt bis zum vermut-
lichen Fließwegende. Häufig teilt sich der Schmelzestrom in mehrere Fließwe-
ge auf z.B. an Durchbrüchen. In diesem Fall gilt für die Bemessung jeweils der
längste mögliche Fließweg (Bild 2.3).
Die Fließweglänge wird für die Ermittlung der Einspritzgeschwindigkeit benö-
tigt (s. Bild 2.8 vergrößert dargestellt, ablesbare Diagramme im Anhang). Es
2.1 Basisdaten für die Grundeinstellung 9
Bindenaht Fließweglänge
Bild 2.3: Fließweglängen bei unterschiedlichen Formteilgeometrien
kommt bei der Fließweglänge nicht auf eine millimetergenaue Angabe an, zu-
mal sich der genaue Füllverlauf beispielsweise bei komplizierter Geometrie
ohne Computerprogramme nicht exakt vorhersagen lässt.
Grundsätzlich gilt, dass ein zu kurz abgeschätzter Fließweg weniger Schaden
anrichtet als ein zu langer Weg. Denn je weiter die Schmelze fließen muss,
desto höher sind die erforderlichen Einspritzdrücke. Bei einer falschen Angabe
mit einem zu kleinen Fließweg wird allenfalls der Druck zu klein vorgegeben
mit der Folge, dass das Formteil nicht vollständig gefüllt wird. Dies muss dann
in der nachfolgenden Korrektur- und Optimierphase geändert werden.
2.1.3 Mittlere Wanddicke
Die mittlere Wanddicke ist die vorherrschende Formteildicke. Oft haben
Spritzgussteile eine einheitliche Wanddicke, kleinere Wanddickensprünge
bleiben unberücksichtigt. Diese Wanddicke sollte möglichst genau angegeben
werden (zehntel Millimeter), da hiervon die Vorgabe von Nachdruck- und
Kühlzeit abhängen (s.u.). Zu groß angenommene Wanddicken führen zu unnö-
tig langen Kühlzeiten und höheren Nachdrücken. Im Zweifel sollte die Wand-
dicke jedoch eher zu dick angenommen werden. Die Fehler (zu lange Kühl-
und Nachdruckzeiten) sind für den Anfahrvorgang einer Maschine weniger
problematisch als eine zu kurze Kühlzeit. Ist nämlich das Formteil bei der Ent-
nahme noch zu heiß, d.h. noch nicht ausreichend erstarrt, können Entfor-
mungsprobleme (Wanddicke hält den Auswerfern nicht stand) auftreten.
10 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
2.1.4 Verarbeiteter Kunststoff
Vom Material hängt entscheidend ab, welche Temperaturen eingestellt werden.
Damit ergeben sich übliche Vorgabewerte sowohl für die Schneckenzylinder-
heizung als auch für das Werkzeug. Mit der Kenntnis des zu verarbeitenden
Kunststoffs lassen sich ferner die notwendigen Prozessdrücke und die Ein-
spritzgeschwindigkeit abschätzen.
Bei der Kunststoffangabe kommt es zunächst nur auf die Familienzugehörig-
keit an. Die Kunststoffhersteller geben für jeden Kunststoff entsprechende Da-
tenblätter heraus. Für die Grundeinstellung der Maschine ist es nicht wichtig,
den Kunststofftyp noch weiter zu beschreiben, z.B. ob er gefüllt ist oder wel-
cher spezielle Produkttyp vorliegt. In der Praxis reicht es für eine Grundeinstel-
lung einer Maschine zu wissen, ob z.B. Polypropylen oder Polyamid verarbei-
tet werden soll.
2.1.5 Formteilklasse
Die Formteilklasse ist eine Angabe über die „Komplexität“ des herzustellenden
Spritzgussteils. Insbesondere für die Vorgabe der Einspritzgeschwindigkeit ist
es wichtig zu wissen, um was für ein Produkt es sich handelt (s. Abschnitt
3.2.3). Wegen der grundsätzlichen Schwierigkeit bzw. der Gefahr, das vorlie-
gende Teil eventuell in eine falsche Gruppe einzuordnen, wird im Folgenden
nur in drei Gruppen unterteilt:
• Technische Teile, z.B. Zahnräder, Hebel, Gehäuse mit höheren Präzisions-
vorgaben.
• Allgemeine Funktionsteile, im weitesten Sinne alle Teile, die „Standard“
sind, z.B. Gehäuse, Abdeckhauben, Schalen etc.
• Verpackungsteile, Artikel mit einfacher Geometrie und oft großen Fließ-
weg/Wanddicken-Verhältnissen (l/s > 250), wie Einweggeschirr, Flaschen-
verschlüsse etc.
2.1.6 Projizierte Formteilfläche
Die projizierte Formteilfläche entspricht der gesamten Formteilfläche, die in
die Trennebene projiziert wird, bzw. dem Schattenwurf des Produkts auf eine
Werkzeughälfte (Bild 2.4). Diese Größe ist für die Einstellung der Schließkraft
2.2 Grundeinstellung 11
wichtig. Eine zu hoch eingestellte Schließkraft kann zwei negative Auswirkun-
gen haben:
• Entlüftungsschwierigkeiten im Werkzeug führen zu Verbrennungen auf der
Formteiloberfläche,
• kleine Werkzeuge werden mechanisch zu stark belastet.
Formaufsp
annfläche
Formteil
projizierte Fläche
Bild 2.4: Projizierte Fläche eines Spritzgussteils
Grundsätzlich gilt, dass eine zu hohe Schließkraft weniger Schaden verursacht
als eine zu geringe Schließkraft. Im letzteren Fall kann das Werkzeug durch
erhöhten Werkzeuginnendruck öffnen und Schmelze in die Werkzeugtrennebe-
ne eindringen.
2.2 Grundeinstellung
Für die Grundeinstellung der Maschinenparameter ist es zunächst wichtig, Ein-
stellwerte zu finden, die möglichst realistisch sind. Die folgende Systematik
betrifft, wie oben bereits erwähnt, nur die Prozessseite. Die Bewegung der
Schließeinheit bleibt unberücksichtigt.
Die Grundeinstellung der Prozessparameter kann mit Hilfe der oben genannten
Basisdaten sowie den die wesentlichen Parameter beschreibenden Tabellen und
Diagrammen (s. Kapitel 7) systematisch nach Schema erfolgen. Die entspre-
12 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
chenden Angaben und Empfehlungen haben sich für viele mögliche Produkti-
onsfälle bewährt. Natürlich wird es vom Standard abweichende Einstellzwänge
geben. In der Regel wird aber bereits nach wenigen Versuchen klar, in welche
Richtung Änderungen erfolgen sollen.
2.2.1 Temperaturen
Das Festlegen der Verarbeitungstemperatur richtet sich nach den Empfehlun-
gen der Rohstoffhersteller für den zu verarbeitenden Kunststoff. Häufig werden
besonders für die Schmelzetemperatur zunächst die unteren Grenzwerte einge-
stellt, um die Kühlzeiten und somit die Zykluszeiten kurz zu halten. Dieses
Vorgehen führt nicht unbedingt zu guter Qualität (s.u.).
Hinsichtlich der Genauigkeit der Einstellung von Temperaturen gilt, dass die
Zylindertemperaturen oft nur in 5 °C-Schritten verstellt werden, lediglich bei
den Düsentemperaturen und speziell bei Heißkanälen werden die Temperaturen
auf ein Grad genau eingestellt.
2.2.1.1 Schmelzetemperatur
Die Schmelzetemperatur ist die Verarbeitungstemperatur des jeweiligen Kunst-
stoffs, gelegentlich wird auch von Massetemperatur gesprochen. Sie wird mit-
tels des Temperaturprofils am Plastifizierzylinder eingestellt. Je nach Maschi-
nengröße sind weniger oder mehr Heizzonen vorhanden, als in Tabelle 2.1
angegeben. In diesen Fällen muss das Temperaturprofil entsprechend einge-
stellt werden. Die Schmelzetemperatur wird meistens nur indirekt über die
Temperatur des Zylinders gemessen. Eine kontinuierliche Schmelzetempera-
turmessung ist nicht unbedingt nötig, weil bei konstanter Zykluszeit und kon-
stanten Zylindertemperaturen davon ausgegangen werden kann, dass die
Schmelzetemperatur ebenfalls konstant ist.
Grundsätzlich entspricht die für den Zylinder gewählte Temperatur nicht der
Schmelzetemperatur. Im Einzugsbereich der Schnecke beispielsweise besteht
eine sehr große Differenz zwischen der Zylinder- und der Massetemperatur.
Erst im vorderen Bereich, dort, wo das Material vollständig plastifiziert ist und
Schmelze vorliegt, erzielt man eine bessere aber selten eine vollständige Über-
einstimmung. Die Temperatur der Schmelze wird erheblich von den Verarbei-
tungsparametern Staudruck, Drehzahl und Prozesszeiten beeinflusst. Die Ursa-
che hierfür ist im Falle der ersten beiden Parameter, dass die Massetemperatur
2.2 Grundeinstellung 13
Tabelle 2.1: Empfohlene Massetemperaturen sowie Temperaturen für Zylinder und
Werkzeug
Werkstoff Masse-Temperatur [ ˚ C] Temperatur des Plastifizierzylinders [ ˚ C]
min empfohlen max
Werkzeug-Temperatur
[ ˚ C]Düse Zone1 Zone2 Zone3 Zone4 Einzug
ABS 210 240 270 50 240 240 235 230 220 50 ASA 230 250 280 60 250 250 245 240 230 50 PA6 245 260 290 60 260 260 260 260 250 70
PA 66 255 285 310 70 285 285 285 285 280 70 PBT 240 260 280 60 260 260 255 250 240 60 PC 260 290 320 80 290 290 285 280 275 70
PMMA 210 250 280 65 250 250 250 240 230 60 POM 180 200 220 70 200 200 190 180 180 60
PP 200 230 260 12 230 230 225 220 210 50 PE 200 220 240 12 220 220 210 205 200 50 PS 210 240 270 15 240 240 235 230 220 50
SAN 200 240 270 60 240 240 235 230 220 50
nicht nur durch die Zylinderheizung, sondern auch in ggf. erheblichem Maß
durch die Friktion (Reibungswärme) während des Plastifizierens bestimmt
wird. Die Prozesszeit hingegen wirkt sich über Wärmeausgleich auf die
Schmelzetemperatur aus.
Aufgrund der indirekten Einstellung der Schmelzetemperatur sind zwei Beson-
derheiten zu berücksichtigen:
• das axiale Temperaturprofil und
• der Temperaturausgleich bei Prozessstörungen.
Im Schneckenvorraum liegt ein axiales Temperaturprofil vor, weil die effektive
Schneckenlänge während des Dosiervorgangs kontinuierlich abnimmt. Das
aufgeschmolzene Material im Schneckenvorraum verdrängt die Schnecke und
der Weg des zu plastifizierenden Materials vom Einfüllloch bis zur Schnecken-
spitze verkürzt sich. Das zuletzt plastifizierte Material ist daher meist schlech-
ter homogenisiert und hat oft eine geringere Temperatur als das Material vom
Beginn des Plastifiziervorgangs, das heißt, die Schmelze ist im Düsenbereich
oft bis zu 50 °C wärmer als im Bereich der Schneckenspitze (Bild 2.5).
Bei Prozessunterbrechungen kommt es zu einem Temperaturausgleich, d.h. die
Schmelze vor der Schneckenspitze wird sich erwärmen. Im Allgemeinen ver-
ändern geschwindigkeitsgeregelte Maschinen den Einspritzdruck automatisch,
14 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
∆T
bis
50
°C
Bild 2.5: Mögliche Temperaturverteilung der Schmelze im Schneckenvorraum
um eine vorgegebene Einspritzgeschwindigkeit zu halten. Ist die Schmelze
durch Prozessunterbrechungen stärker erwärmt und somit fließfähiger, senkt
die Maschine den Einspritzdruck und komprimiert das Schmelzevolumen we-
niger. Das führt dazu, dass die Werkzeugkavität bereits gefüllt ist, bevor der
Umschaltpunkt für die Nachdruckphase erreicht ist. Die Schnecke wird dann
den Einspritzdruck steigern, um den eingestellten Umschaltpunkt zu erreichen.
Die Folge ist ein großer Druckanstieg im Werkzeug und die Gefahr zu über-
spritzen. Aus diesem Grund und wegen des möglichen Materialabbaus bei län-
gerer Verweilzeit empfiehlt sich vor dem erneuten Produktionsstart ein mehr-
maliges Abspritzen und Plastifizieren.
2.2.1.2 Werkzeugtemperatur
Die Richtwerte und Empfehlungen der Rohstoffhersteller für die Werkzeug-
temperierung finden sich in Tabelle 2.1. Die Temperierung erfolgt sowohl mit
Kaltwasser als auch mit Flüssigkeitstemperiergeräten (Temperiermedium:
Wasser oder Öl), wobei die Temperatur am Temperiergerät eingestellt wird. In
allen Fällen wird die Werkzeugtemperatur nur indirekt eingestellt und ändert
sich bei Zyklusunterbrechungen. Ohne eine Messung der Istwerte ist eine exak-
te Temperaturführung nicht möglich, denn die Temperatur des Temperiermedi-
ums entspricht nicht unbedingt der Temperatur des Werkzeugs.
Zu beachten ist, dass bei Zyklusunterbrechungen das Werkzeug „auskühlt“,
denn in der Regel erwärmt der eingespritzte Kunststoff das Werkzeug zusätz-
lich. Beim Wiederanfahren sind temperaturbedingte Qualitätsprobleme nicht
ausgeschlossen. In der Praxis kann man aber davon ausgehen, dass nach 5 bis
20 Zyklen die Produktion wieder gleichmäßig läuft.
2.2.1.3 Düsentemperatur/Heißkanaltemperatur
Die Düsentemperatur kann als Richtwert Tabelle 2.1 entnommen werden.
Auch hier kommt es zu Temperaturausgleichsvorgängen, denn die Düse ist die
Schnittstelle zwischen dem heißen und dem kalten Teil der Maschine. Längere
2.2 Grundeinstellung 15
Düsenanlagezeiten am Werkzeug kühlen die Düse ab, was sich auf die Tempe-
ratur des zuerst gespritzten Materials auswirkt und zu angussnahen Oberflä-
chenfehlern führen kann.
Man kann das Abkühlen der Düse verringern, indem man diese nach dem Do-
sieren vom Werkzeug wegfährt (Düsenabhub). Dies wiederum kann zu Materi-
alleckagen führen. Falls beim Düsenabhub die Schmelze zwischen Anguss und
Düse nicht abreißt und sich ein Faden bildet, empfiehlt es sich, die Düsentem-
peratur zu verändern. Eine heißere Düse lässt den Faden schneller abreißen,
wenn es sich um eine niedrigviskose Schmelze handelt. Es kann auch notwen-
dig sein, die Temperatur zu senken, wodurch der Faden schneller bricht.
Viele Werkzeuge sind mit Heißkanälen mit mehreren Regelstellen ausgerüstet.
Bezogen auf Tabelle 2.1 entsprechen die Heißkanaldüsen der Maschinendüse
und der Heißkanalverteilerbalken der Zylinder-Heizzone 4. Die Heißkanaldü-
sen werden fein auf den Prozess und das Füllverhalten abgestimmt. Sie haben
meist nur eine geringe Masse und heizen sich daher sehr schnell auf. Obwohl
Heißkanäle mit Temperatursensoren zur Regelung ausgerüstet sind, kommt es
oft zu Temperaturschwingungen. Ein Hinweis darauf sind regelmäßige Quali-
tätsschwankungen der Formteile. Meistens kann das Problem kurzfristig beho-
ben werden, indem man die Regelung ausschaltet und in den gesteuerten Be-
trieb mit konstanter Leistung wechselt.
2.2.2 Dosieren
Der Dosiervorgang wird an der Maschine eingestellt mit der Festlegung von:
• Dosierung (Dosierweg bzw. Dosiervolumen),
• Drehzahl,
• Staudruck,
• Schneckenrückzug.
Dosierweg/Dosiervolumen
Die Dosierung erfolgt üblicherweise mit der Angabe des Dosierwegs in mm,
zunehmend wird aber auch das Dosiervolumen in cm3
angegeben. Hilfreich ist
Bild 2.6, aus dem sich das Dosiervolumen auf Basis des Schussgewichts ablei-
ten lässt.
16 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
PP, PEPS, PPOSAN, ABS, ASA, PVC-weichABS/PC, PAPMMA, PC, CAPBTPVC-hart, PETPOM, PA-GF
140
120
100
80
60
40
20
00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Sch
uss
volu
men
oh
ne
Pols
ter
[cm
]3
Schussgewicht [g]
Bild 2.6: Diagramm für das Ablesen des Schussvolumens aus dem Schussgewicht
Aus Bild 2.6 (s.a. vergrößerte Darstellung im Anhang) lässt sich zunächst das
Schussvolumen ablesen. Hierbei werden die Dichte des verwendeten Kunst-
stoffs und die Volumenveränderung bei Erwärmen auf Schmelzetemperatur
berücksichtigt. Damit die Schnecke nicht während der Nachdruckphase auf das
vordere Zylinderende fährt, wünscht man grundsätzlich nach dem Einspritzen
eine verbleibende Restmenge Kunststoff als Polster, das zusammen mit dem
Schussvolumen das Dosiervolumen ergibt. Übliche Werte für das Polster sind
10 mm bzw. je nach Schneckendruchmesser die Volumenmengen entsprechend
Tabelle 2.2.
Bei Schmelzetemperatur nimmt ein teilkristallines Material ca. 15 % mehr Vo-
lumen ein als bei Raumtemperatur, entsprechend muss man 15 % mehr
Tabelle 2.2: Volumen des Polsters bei 10 mm Abstand Schneckenspitze zu Zylinderen-
de abhängig von Schneckendurchmesser
Volumen des Polsters
Schnecken-∅[mm]
10 mm Polster [cm3 ]
Schnecken-∅[mm]
10 mm Polster [cm3]
Schnecken-∅[mm]
10 mm Polster [cm3]
18 3 45 16 90 64
25 5 50 20 100 79
30 7 60 28 110 95
35 10 70 38 120 112
40 13 80 50 130 183
2.2 Grundeinstellung 17
Schmelze dosieren. Bei amorphen Materialien sind dies ca. 10 %. Das Dia-
gramm lässt sich auch bei Schussgewichten größer 100 g anwenden, dann kann
man die Werte beider Achsen jeweils mit 10 bzw. 100 multiplizieren, d.h. aus
40 g PS werden 47 cm3
bzw. aus 400 g PS werden 470 cm3
Schmelze (Bild 2.6,
Diagramme im Anhang).
Die Volumenangabe für die Dosierung hat den Vorteil der einfacheren Über-
tragbarkeit auf Maschinen mit anderen Schneckendurchmessern. Oft wird aber
auch nur der Dosierweg (Plastifizierweg) angegeben. Das ist der Weg, den die
Schnecke für die Dosierung eines bestimmten Volumens zurücklegen muss.
Der günstige Bereich für den Dosierweg s sollte zwischen ein- bis dreimal der
Größe des Schneckendurchmessers (1D < s < 3D) liegen. Für eine Schnecke
mit einem Durchmesser von 50 mm bedeutet dies einen Dosierweg zwischen
50 und 150 mm.
Bei Dosierwegen kleiner 1D gibt es zwei mögliche Probleme. Einerseits kann
die Schmelze thermisch geschädigt werden. Normalerweise befindet sich in
den Schneckengängen Material für ca. 3 bis 4 Schuss. Bei kleinen Dosiervolu-
men sind es zwangsläufig mehr, weshalb die Zeit bis zum Austritt aus der Düse
sich verlängert. Andererseits wird die Reproduzierbarkeit des Einspritzvor-
gangs schlechter, weil während jedes Spritzvorgangs eine geringe, von Schuss
zu Schuss abweichende Schmelzemenge in die Schneckengänge zurückfließt.
Außerdem reicht die Auflösung des Wegmesssystems bei kurzen Hüben nicht
für ausreichende Genauigkeit.
Bei Hüben von mehr als 3D kann die Homogenität der Schmelze nicht gewähr-
leistet sein, weil sich die Schnecke während des Dosierens rückwärts bewegt
und die effektive Schneckenlänge zum Dosierende nicht mehr für eine gute
Homogenität reicht.
Je nach Maschinentyp wird die Dosierung über Weg oder Volumen angegeben.
Zur Verdeutlichung des günstigen Dosierbereiches (1D < s < 3D) ist in der
Umrechnungstabelle für Dosiervolumen und Schneckenwege (Bild 2.7, Dia-
gramme im Anhang) der Bereich für Hübe kleiner 1D und größer 3D gekenn-
zeichnet.
Eine praktische Verfahrensweise, ein gewünschtes Dosiervolumen sicherzu-
stellen, ist es, nach dem Dosieren die Schmelze ins Freie auszuspritzen und
abzuwiegen. Hierbei muss man beachten, dass auch das Schmelzepolster mit-
gewogen wird. Dieses Vorgehen empfiehlt sich besonders bei Formteilgeomet-
rien, die bei Unterfüllung nur schwer entformbar sind.
18 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
Hub [mm],
Geschw.
Hubvolumen [cm³] bzw. Volumenstrom[cm³/ sec]
bei Schneckendurchmesser [mm][mm/ sec] 18 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 110 120 130
2 0,5 1 1,4 1,9 2,5 3,2 3,9 5,7 7,7 10,1 12,7 15,7 19 22,6 26,5
4 1 2 2,8 3,8 5 6,4 7,9 11,3 15,4 20,1 25,4 31,4 38 45,2 53,1
6 1,5 2,9 4,2 5,8 7,5 9,5 11,8 17 23,1 30,2 38,2 47,1 57 67,9 79,6
8 2 3,9 5,7 7,7 10,1 12,7 15,7 22,6 30,8 40,2 50,9 62,8 76 90,5 106,2
10 2,5 4,9 7,1 9,6 12,6 15,9 19,6 28,3 38,5 50,3 63,6 78,5 95 113,1 132,7
15 3,8 7,4 10,6 14,4 18,8 23,9 29,5 42,4 57,7 75,4 95,4 117,8 142,5 169,6 199,1
20 5,1 9,8 14,1 19,2 25,1 31,8 39,3 56,5 77 100,5 127,2 157,1 190,1 226,2 265,5
25 6,4 12,3 17,7 24,1 31,4 39,8 49,1 70,7 96,2 125,7 159 196,3 237,6 282,7 331,8
30 7,6 14,7 21,2 28,9 37,7 47,7 58,9 84,8 115,5 150,8 190,9 235,6 285,1 339,3 398,2
35 8,9 17,2 24,7 33,7 44 55,7 68,7 99 134,7 175,9 222,7 274,9 332,6 395,8 464,6
40 10,2 19,6 28,3 38,5 50,3 63,6 78,5 113,1 153,9 201,1 254,5 314,2 380,1 452,4 530,9
45 11,5 22,1 31,8 43,3 56,5 71,6 88,4 127,2 173,2 226,2 286,3 353,4 427,6 508,9 597,3
50 12,7 24,5 35,3 48,1 62,8 79,5 98,2 141,4 192,4 251,3 318,1 392,7 475,2 565,5 663,7
55 14 27 38,9 52,9 69,1 87,5 108 155,5 211,7 276,5 349,9 432 522,7 622 730
60 15,3 29,5 42,4 57,7 75,4 95,4 117,8 169,6 230,9 301,6 381,7 471,2 570,2 678,6 796,4
65 16,5 31,9 45,9 62,5 81,7 103,4 127,6 183,8 250,1 326,7 413,5 510,5 617,7 735,1 862,8
70 17,8 34,4 49,5 67,3 88 111,3 137,4 197,9 269,4 351,9 445,3 549,8 665,2 791,7 929,1
75 19,1 36,8 53 72,2 94,2 119,3 147,3 212,1 288,6 377 477,1 589 712,7 848,2 995,5
80 20,4 39,3 56,5 77 100,5 127,2 157,1 226,2 307,9 402,1 508,9 628,3 760,3 904,8 1061,9
85 21,6 41,7 60,1 81,8 106,8 135,2 166,9 240,3 327,1 427,3 540,7 667,6 807,8 961,3 1128,2
90 22,9 44,2 63,6 86,6 113,1 143,1 176,7 254,5 346,4 452,4 572,6 706,9 855,3 1017,9 1194,6
95 46,6 67,2 91,4 119,4 151,1 186,5 268,6 365,6 477,5 604,4 746,1 902,8 1074,4 1261
100 49,1 70,7 96,2 125,7 159 196,3 282,7 384,8 502,7 636,2 785,4 950,3 1131 1327,3
110 54 77,8 105,8 138,2 174,9 216 311 423,3 552,9 699,8 863,9 1045,4 1244,1 1460,1
120 58,9 84,8 115,5 150,8 190,9 235,6 339,3 461,8 603,2 763,4 942,5 1140,4 1357,2 1592,8
130 91,9 125,1 163,4 206,8 255,3 367,6 500,3 653,5 827 1021 1235,4 1470,3 1725,5
140 99 134,7 175,9 222,7 274,9 395,8 538,8 703,7 890,6 1099,6 1330,5 1583,4 1858,3
150 106 144,3 188,5 238,6 294,5 424,1 577,3 754 954,3 1178,1 1425,5 1696,5 1991
160 153,9 201,1 254,5 314,2 452,4 615,8 804,2 1017,9 1256,6 1520,5 1809,6 2123,7
170 163,6 213,6 270,4 333,8 480,7 654,2 854,5 1081,5 1335,2 1615,6 1922,7 2256,4
180 226,2 286,3 353,4 508,9 692,7 904,8 1145,1 1413,7 1710,6 2035,8 2389,2
190 238,8 302,2 373,1 537,2 731,2 955 1208,7 1492,3 1805,6 2148,8 2521,9
200 251,3 318,1 392,7 565,5 769,7 1005,3 1272,3 1570,8 1900,7 2261,9 2654,6
220 349,9 432 622 846,7 1105,8 1399,6 1727,9 2090,7 2488,1 2920,1
240 471,2 678,6 923,6 1206,4 1526,8 1885 2280,8 2714,3 3185,6
260 510,5 735,1 1000,6 1306,9 1654 2042 2470,9 2940,5 3451
280 791,7 1077,6 1407,4 1781,3 2199,1 2660,9 3166,7 3716,5
300 848,2 1154,5 1508 1908,5 2356,2 2851 3392,9 3982
320 1231,5 1608,5 2035,8 2513,3 3041,1 3619,1 4247,4
340 1308,5 1709 2163 2670,4 3231,1 3845,3 4512,9
360 1809,6 2290,2 2827,4 3421,2 4071,5 4778,4
380 1910,1 2417,5 2984,5 3611,3 4297,7 5043,8
400 2010,6 2544,7 3141,6 3801,3 4523,9 5309,3
Hub kleiner 1D
Hub größer 3 D
Schneckendurchmesser
Hu
b[m
m]
Gesc
hw
ind
igke
it[m
m/s
]
Bild 2.7: Umrechnungstabelle für den Dosiervorgang
2.2 Grundeinstellung 19
Die Dosierzeit sollte während der Produktion konstant sein (±0,5 %), Dosier-
wegschwankungen führen meist auch zu Schwankungen in der Qualität. Ver-
gleiche auch hierzu die Anmerkungen in Kapitel 3.
Die Schmelzehomogenität ist entscheidend für die Qualität des Endprodukts
und kann in der Regel durch wiederholtes Abspritzen geprüft werden. Es ge-
hört etwas Erfahrung dazu, den ausgespritzten Strang hinsichtlich Glanz und
Gleichmäßigkeit zu beurteilen, nicht zuletzt wegen der eventuellen Zusatzstof-
fe (z.B. Glasfasern). Eine bessere Gleichmäßigkeit, insbesondere im Falle von
nicht aufgeschmolzenen Granulatkörnern, erzielt man meistens mit einem hö-
heren Staudruck oder mit Mischdüsen und Siebdüsen. Sollte sich damit die
Homogenität nicht verbessern lassen, müssen vom Maschinenhersteller oder
Rohstoffhersteller empfohlene Spezialschnecken (Barriereschnecken, Misch-
teilschnecken) zum Einsatz kommen.
Drehzahl
Die Plastifiziergeschwindigkeit wird über die Drehzahl in [1/min] oder als
Schneckenumfangsgeschwindigkeit [m/s] angegeben und sollte so eingestellt
sein, dass der Zyklus nicht durch den Dosiervorgang verlängert wird. Dieser
Vorgang soll möglichst innerhalb der Kühlphase abgeschlossen sein. Bei Ma-
schinen, die zeitgleich Schnecke und Schließeinheit bewegen können (in der
Regel Maschinen mit hydraulischem Speicher oder Maschinen mit elektri-
schem Plastifizierantrieb), kann für den Plastifiziervorgang auch die Werk-
zeugbewegungsphase ausgenutzt werden.
In der Praxis beginnt man die Einstellung mit einer für den Kunststoff empfoh-
lenen maximalen Drehzahl und korrigiert während der ersten Abspritzungen
nach unten, wenn man feststellt, dass die tatsächlich benötigte Zeit kürzer als
die Kühlzeit ist. Dieses Vorgehen ist zweckmäßig, da fast nie bekannt ist, wie
lange der Dosiervorgang bei der in der Maschine befindlichen Schnecke mit
dem gewählten Kunststoff dauert. Ein Drehzahlprofil ist in der Regel nicht
notwendig, allenfalls wird bei zu großem Dosierüberlauf eine Drehzahlverrin-
gerung zum Dosierende diesen Überlauf verringern.
Staudruck
Der Staudruck ist der Druck, der dem Schneckenrücklauf während des Plastifi-
zierens entgegenwirkt. Der Staudruck bewirkt u.a., dass die Luft zwischen den
Granulatkörnern in Richtung Einzugszone ausgetrieben wird. Er kann meistens
mit 100 bar (spezifischer Druck) konstant eingestellt werden. Dies entspricht
20 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
den Empfehlungen der Rohstoffhersteller für die meisten Kunststoffe (bis auf
PVC hart, hier maximaler Staudruck 300 bis 400 bar). An vielen Maschinen
kann man zwar ein Staudruckprofil einstellen, die Praxis zeigt aber, dass auch
bei einem konstanten Staudruck von 100 bar während des gesamten Plastifi-
ziervorgangs gute Ergebnisse erzielt werden. Bei langen Dosierhüben (>3D)
kann es vorteilhaft sein, für die letzten 20 % des Dosiervorgangs einen höheren
Staudruck (150 bar) zu verwenden, um so die Verkürzung der effektiv wirksa-
men Schneckenlänge zu kompensieren. Wegen der Verkürzung der effektiven
Schneckenlänge ist zu erwarten, dass die zuletzt plastifizierte Schmelze im
Bereich der Schneckenspritze die niedrigste Temperatur hat. Ein höherer Stau-
druck wirkt dem entgegen.
Schneckenrückzug
Schneckenrückzug bedeutet, dass die Schnecke ohne Drehbewegung eine kur-
zes Stück (ca. 10 mm) zurückgezogen wird. Ein Schneckenrückzug nach dem
Dosieren reduziert den Druck im Schneckenvorraum, was das Schließen der
Rückströmsperre erleichtert. Dies verhindert mechanisch ein Zurückfließen der
Schmelze in die Schneckengänge während des Einspritzens (s. Kapitel 1). Bei
Heißkanalwerkzeugen empfiehlt sich dies zusätzlich vor dem Dosiervorgang
und bei geöffneter Düse zur Druckentlastung des Heißkanals. Sollte dennoch
Material aus den Heißkanaldüsen austreten, muss der Schneckenrückzugsweg
vergrößert werden. Die Geschwindigkeit des Schneckenrückzugs erfolgt mit
10 mm/s. Langsamere Geschwindigkeiten sind grundsätzlich sinnvoll, führen
aber bei kurzen Kühlzeiten zur Verlängerung der Zykluszeit. Zu hohe Ge-
schwindigkeiten führen ggf. zu Lufteinzug und nachfolgend zu Fehlern auf der
Formteiloberflächen.
2.2.3 Einspritzen und Nachdrücken
Der Einspritzvorgang ist bei Spritzgießmaschinen heute normalerweise ge-
schwindigkeitsgeregelt. Dabei wird die Einspritzgeschwindigkeit auf den ein-
gestellten Werten gehalten, indem der Spritzdruck vollautomatisch verstellt
wird. In der Nachdruckphase wird im Gegensatz dazu der Druck geregelt, wo-
bei sich eine Restgeschwindigkeit ergibt.
2.2.3.1 Einspritzvorgang
Die Geschwindigkeit des Einspritzvorgangs wird durch die Vorlaufgeschwin-
digkeit der Schnecke bestimmt. Die Einstellung kann über die spezifische
2.2 Grundeinstellung 21
Größe Volumenstrom (Volumen pro Zeit) oder direkt über die Geschwindig-
keit der Schnecke erfolgen. Der Einfluss der Geschwindigkeit auf die Qualität
lässt sich bisher mathematisch nicht beschreiben, so dass den Empfehlungen
für diesen Maschinenparameter ausschließlich Praxiseinstellungen zugrunde
liegen. Die Festlegung der Einspritzgeschwindigkeit kann mittels Diagrammen
(Bild 2.8) erfolgen. Dabei ergibt sich im rechten Bildteil aus dem Verhältnis
aus Fließweg und Wanddicke (1) und dem Schnittpunkt mit der Kurve für den
eingesetzten Kunststoff (2) die „Hilfsgröße Fließfrontgeschwindigkeit“. Der
Schnittpunkt dieser Hilfsgröße mit dem Verhältnis aus Formteilvolumen und
Fließweglänge (3) im linken Bildteil ergibt dann den notwendigen Volumen-
strom (4).
Für die oben genannten Formteilklassen liegt jeweils ein eigenes Diagramm
vor, mit dessen Hilfe aus den Verhältnissen von Fließweg und Wanddicke
(lfließ
/swand
) sowie Schussvolumen und Fließweglänge (VSchuss
/lfließ
) die zugehö-
rige Fließfrontgeschwindigkeit und damit der Volumenstrom abgelesen werden
können. Die Diagramme sind so aufgebaut, dass ein schnelles Abschätzen
möglich ist. Es kommt nicht auf einen exakten Wert an, sondern auf dessen
Größenordnung, denn das spart Zeit und wirkt sich unwesentlich auf die Teile-
qualität aus.
100 200 300 400
Volumen/Fließweglänge/[cm /mm]
Volumenstrom [cm /s] 3
2
1
3
4
50 150 250200100
Fließweg/Wanddicke [/]
Flie
ßfro
ntg
esch
win
dig
keit
[m
m/s
]
250
50
150
0
200
100
3
PA, POMASA, PBT, PMMA, SANABS, PC,PE, PP, PS
0,5 1,51
2
2,5
3
3,5
44,555
Bild 2.8: Diagramm zum Ermitteln des Einspritzvolumenstroms am Beispiel techni-
scher Funktionsteile aus PA
22 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
Wichtig ist hier, dass man nicht nur das Verhältnis Gewicht/Volumen des ein-
zelnen Teiles zu Grunde legt, sondern das des gesamten Schusses. Bei einem
Zweifachwerkzeug muss die Vorlaufgeschwindigkeit der Schnecke z.B. dop-
pelt so groß sein, wie bei einem Einfachwerkzeug, damit sich die jeweiligen
Formnester mit der gleichen Geschwindigkeit füllen. Falls an der Maschine die
Einspritzgeschwindigkeit in mm/s eingestellt werden muss, kann man diesen
Wert mit den in Bild 2.7 gegebenen Daten (siehe auch vergrößerte Darstellun-
gen im Anhang) für den jeweiligen Schneckendurchmesser umrechnen.
In der Regel reicht für die Grundeinstellung eine einzige Geschwindigkeitsstu-
fe aus. In der anschließenden Optimierungsphase werden sowohl die Ge-
schwindigkeit selbst als auch die Anzahl der Einspritzstufen auf der Grundlage
des ersten Bemusterungsergebnisses an den jeweiligen Anwendungsfall ange-
passt. Je nach Maschine wird eine Geschwindigkeit oder ein Volumenstrom
eingestellt.
Der Einspritzdruck wird bei geschwindigkeitsgeregelten Maschinen automa-
tisch eingestellt. Eine Einstellung des Einspritzdrucks an der Maschine hat die
Wirkung einer Druckbegrenzung, um z.B. bei zu groß eingestelltem Dosiervo-
lumen die Gefahr des Überspritzens in die Werkzeugtrennebene zu verringern.
Für die Grundeinstellung sollte der Begrenzungsspritzdruck auf das Maximum
eingestellt werden, um zu gewährleisten, dass die Maschine die eingestellte
Geschwindigkeit halten kann.
Die Einspritzzeit ergibt sich aus den eingestellten Geschwindigkeiten und We-
gen. Sie wird meist nur als Überwachungszeit eingestellt, damit die Maschine
den Prozess unterbricht, wenn der Einspritzvorgang nach Überschreiten dieser
Zeit noch nicht beendet ist. Für die Grundeinstellung ist diese Überwachung
wichtig, damit ein zu groß gewähltes Dosiervolumen nicht zum Überspritzen
und somit zu Schäden am Werkzeug besonders an der Trennebene führt. Nach
Erreichen der Überwachungszeit schaltet die Maschine den Spritzvorgang ab.
Sollte die Einspritzzeit zu kurz gewählt worden sein, führt dies nicht zu Schä-
den am Werkzeug, der Spritzvorgang wird lediglich zu früh abgebrochen.
Grundsätzlich gilt, dass anfangs die Einspritzzeit aus Sicherheitsgründen eher
etwas zu kurz eingestellt werden sollte.
2.2.3.2 Umschalten auf Nachdruck
Für die Umschaltung von der Einspritzphase auf die Nachdruckphase stehen
maschinenseitig vier verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Diese sind
2.2 Grundeinstellung 23
abhängig von Zeit, Weg, Hydraulikdruck und Werkzeuginnendruck. Für die
vom Werkzeuginnendruck abhängige Umschaltung sind Zusatzeinrichtungen
im Werkzeug erforderlich (Druckaufnehmer; diese sind nur in den wenigsten
Werkzeugen vorhanden).
Von den genannten Umschaltarten wird die wegabhängige in der Praxis am
häufigsten angewendet. Bei druck- oder zeitabhängiger Umschaltung machen
sich Schwankungen der Viskosität der Schmelze deutlicher bemerkbar.
Die Umschaltung von der Einspritz- auf die Nachdruckphase sollte beim Errei-
chen der volumetrischen Füllung der Kavität erfolgen, das ist der Wegpunkt,
bei dem das Teil voll aber noch nicht ausgeprägt ist. Eine einfache, in der Pra-
xis ständig genutzte Methode ist das Erstellen eines Füllbilds. Dabei wird nach
der Umschaltung auf die Nachdruckphase der Einspritzdruck auf Null redu-
ziert. An dem gefertigten Formteil lässt sich nun erkennen, ob in der Einspritz-
phase die volumetrische Füllung erreicht wurde.
Zur schematischen Bestimmung des Umschaltpunkts für die Grundeinstellung
wird davon ausgegangen, dass die volumetrische Füllung der Kavität dann er-
reicht ist, wenn 95 % des Schussvolumens eingespritzt wurde, d.h. wenn noch
5 % des Schussvolumens im Zylinder sind. Dazu muss noch das Polster hinzu-
addiert werden. Damit errechnet sich der wegabhängige Umschaltpunkt aus
Umschalten Schuss Polsters 0,05 s s= ⋅ +
Die Werte ergeben sich aus der bereits genannten Tabelle (s. Bild 2.7). Dazu
liest man für das bereits ermittelte Schussvolumen den für die jeweilige Schne-
ckengröße entsprechenden Einspritzhub ab, addiert hierzu ein Polster von
10 mm und kann direkt daneben den Umschaltweg bzw. das Umschaltvolumen
ablesen.
Standardisierte Einstellungen sind in der Praxis üblich. Der Umschaltpunkt ist
bei den überwiegenden Praxiseinstellungen jedoch nicht optimal. Ein Grund
dafür ist, dass ein anfangs bestimmter Wegpunkt nach weiteren Optimierschrit-
ten nicht mehr überprüft wird. An dieser Stelle sei auf Abschnitt 3.2 verwiesen.
Hier wird auf die Bedeutung des Umschaltpunkts und auf die Schwierigkeiten
hingewiesen, diesen in der Produktion optimal zu halten.
2.2.3.3 Nachdruckvorgang
Die Einstellung des Nachdrucks braucht Angaben über Nachdruckhöhe und
Nachdruckzeit. Auch hier ist eine Einstellempfehlung nur für die Grundeinstel-
24 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
lung der Maschine nützlich. In Kapitel 3 wird auf die Hintergründe von anzu-
strebenden, optimalen Nachdruckparametern eingegangen.
Der Nachdruck kann anhand von Diagrammen (Bild 2.9) für die verschiedenen
Formteilklassen ermittelt werden. Der so ermittelte Druck ist ein guter Start-
wert für die nachfolgende Optimierung. In der Praxis liegt der Nachdruck oft
bei ca. 50 % des tatsächlich wirkenden Spritzdrucks.
PCPP, PEPMMA, ABSSAN, POM, ASAPS, PBTPA
Nac
hd
ruck
[ba
r]
500
400
300
200
100
00 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Wanddicke [mm]
Bild 2.9: Ermitteln der Nachdruckhöhe auf Basis der Formteilwanddicke und der
Kunststoffart am Beispiel allgemeiner Funktionsteile
In der Regel reicht eine Nachdruckstufe aus. Bei dünnwandigen Behältern wird
oft an eine kurze hohe Nachdruckstufe eine erheblich niedrigere zweite Druck-
stufe angeschlossen, um in Anschnittnähe nicht zu hohe Spannungen zu erzeu-
gen.
Viele Maschinen bieten bis zu zehn Nachdruckstufen. Diese lassen sich aber
meistens nicht sinnvoll nutzen, da es keine klare Empfehlung gibt, wie ein ent-
sprechendes Nachdruckprofil eingestellt werden kann. Für Bediener an der
Maschine ist die Anwendung eines vielstufigen Nachdruckprofils grundsätzlich
problematisch, weil ihm die Möglichkeit fehlt zu überprüfen, welchen Einfluss
geringfügige Veränderungen haben. Mit dem Nachdruckprofil wird ganz we-
sentlich das Ausmaß von Eigenspannungen beeinflusst, diese kann der Bedie-
ner nicht unmittelbar an der Maschine beurteilen. Die Praxis zeigt, dass fast
immer ein einziger Nachdruck ausreicht.
2.2 Grundeinstellung 25
Der Einstellwert für die Nachdruckzeit kann Bild 2.10 entnommen werden. Für
den Gebrauch dieses Diagramms ist zu beachten, dass hier mit Wanddicke die
dünnste Stelle in Anschnittnähe gemeint ist. Ist die Schmelze z.B. bei einem
Punktanguss eingefroren, kann jede weitere Druckwirkung vom Spritzzylinder
aus keinen Einfluss auf die Formteilqualität ausüben.
POMPE, PMMAASA, PSPP, SAN, ABS, PA 66PBT, PC
Wanddicke [mm]1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Nac
hd
ruck
zeit
/s
0
5
10
15
20
Bild 2.10: Ermitteln der Nachdruckzeit aus der Wanddicke und der Kunststoffart des
Formteils
Die Nachdruckzeit ist streng genommen bereits Teil der Kühlzeit. Eine zu lang
gewählte Nachdruckzeit verlängert folglich die Zykluszeit, wenn nicht stattdes-
sen die an der Maschine eingestellte Kühlzeit entsprechend verkürzt wird. Die
optimale Nachdruckzeit kann empirisch ermittelt werden, indem die Spritz-
gussteile fortwährend gewogen werden, während gleichzeitig die Nachdruck-
zeit verlängert wird. Die optimale Nachdruckzeit ist dann gefunden, wenn das
Formteilgewicht konstant bleibt.
2.2.4 Kühlzeit
Die Kühlzeit besteht aus Nachdruckzeit und Restkühlzeit. Für die Einstellung
der Maschine ist zu klären, ob die an der Maschine einzustellende Kühlzeit
auch die Nachdruckzeit einschließt. Aus Bild 2.11 kann die Kühlzeit für die
gängigen Materialien direkt abgelesen werden. Streng genommen handelt es
26 2 Die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
sich hierbei um die Gesamtkühlzeit. Die Praxis zeigt aber, dass oft längere
Kühlzeiten als theoretisch berechnet notwendig sind, weil sich das Werkzeug
im zyklischen Prozess aufwärmt. Die Ursachen für diese höheren Temperatu-
ren sind die begrenzte Wärmeleitfähigkeit der Werkzeugstähle und die Ausle-
gung der Kühlkanäle selbst.
PMMA, PS, ABS, PEPOM, PBT, PPASA, SANPA 66, PC
Wanddicke [s]
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Kü
hlz
eit
[s]
40
30
20
10
0
Bild 2.11: Ermitteln der Kühlzeit aus der Wanddicke und der Kunststoffart des Formteils
Addiert man die Kühlzeit aus Bild 2.11 zu der schon gewählten Nachdruckzeit,
ist die gesamte wirksame Kühlzeit gegebenenfalls zu hoch. Dies wirkt sich aber
meist nur in zu langen Zykluszeiten aus. In seltenen Fällen kann dies auch zu
Entformungsschwierigkeiten durch auf den Kern zu stark aufgeschwundenes
Material führen.
2.3 Korrektur der Grundeinstellung
Die Grundeinstellung anhand von Diagrammen und Tabellen ist zwangsläufig
nur ein erster Versuch einer Maschineneinstellung, der in zwei weiteren Schrit-
ten korrigiert bzw. optimiert werden muss:
• Der erste Korrekturschritt umfasst die Überprüfung des Schussvolumens;
dazu wird mit der gewählten Einstellung einige Male ohne Nachdruck in
das Werkzeug eingespritzt.
• Der zweite Korrekturschritt erfolgt dann mit Nachdruck.