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02.12.2013

Werkzeugverformungen beim Spritzgießen

Mit speziellen Messvorrichtungen wird die Werkzeugatmung und die Verformung der Schließeinheit bestimmt (Bild: SKZ)

Der Forminnendruck beim Spritzgießen führt dazu, dass das Werkzeug und die Schließeinheit der Maschine sich verformen. Da diese Verformungen beim Druckabbau teilweise in die ursprüngliche Ausgangsposition zurückfedern, wird der Effekt als Werkzeugatmung bezeichnet. Im Forschungsprojekt „Analyse der Werkzeugatmung“ hat das SKZ den Einfluss der Werkzeugatmung auf die Formteilqualität mit unterschiedlich steifen Werkzeugaufbauten und verschiedenen Schließsystemen untersucht.

Das Versuchswerkzeug war dabei so konstruiert, dass sich die Steifigkeit durch austauschbare Zwischenplatten, Stützsäulen und Leisten auf der Auswerferseite variieren ließ. Im Rahmen des Forschungsvorhabens kamen hydraulische, mechanische und holmlose Schließeinheiten zum Einsatz. Die Versuche wurden darüber hinaus mit drei unterschiedlichen Schließkräften durchgeführt. Anschließend wurde an den resultierenden Formteilgewichten das Ausmaß der Werkzeugatmung bestimmt. Dabei wurde unter anderem die Frage untersucht, ob sich die Atmung effektiver über die Werkzeugsteifigkeit oder über die Schließkraft begrenzen lässt.

Die Ergebnisse zeigten, dass der Einfluss der Schließkraft auf das Formteilgewicht geringer ist als der Einfluss der Werkzeugsteifigkeit. Das bedeutet, dass sich durch einen steiferen Werkzeugaufbau z.B. die Streubreite des Formteilgewichts verringern lässt. Genau den umgekehrten Effekt beobachteten die Forscher allerdings bei der Untersuchung der Tiefe der Einfallstellen an den Masseanhäufungen, die in das Testbauteil integriert waren. Hier erwies sich ein weicher Werkzeugaufbau als vorteilhaft, da die auftretende Werkzeugatmung auf die Formteiloberfläche beim Zurückfedern wie ein zusätzlicher Prägehub wirkt. Eine hohe Schließkraft kann diesen Effekt zusätzlich begünstigen.

Alle untersuchten Schließsysteme wiesen Stärken und Schwächen auf. So konnte beispielsweise mit der vollhydraulischen Schließeinheit die Tiefe der Einfallstellen stärker reduziert werden als mit der Kniehebelmaschine. Hingegen konnte die Kniehebelschließeinheit die auftretende Querkraft deutlich besser auffangen als die hydraulische Schließeinheit. Das Fazit der Forscher lautet, dass aufgrund der Komplexität der Zusammenhänge das Fertigungskonzept immer ganzheitlich betrachtet werden sollte – also vom Werkzeugaufbau über Formteilpositionierung bis hin zur eingesetzten Schließeinheit.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum
Friedrich-Bergius-Ring 22
DE 97076 Würzburg
Tel: +49 931 4104-0
Fax: +49 931 4104-273


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