1 Spritzgießprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 Einstellung der Verarbeitungsgrößen. . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1 Basisdaten für die Grundeinstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 Schussgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.2 Fließweglänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.3 Mittlere Wanddicke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.4 Verarbeiteter Kunststoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.5 Formteilklasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.6 Projizierte Formteilfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Grundeinstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.1 Temperaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1.1 Schmelzetemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1.2 Werkzeugtemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.1.3 Düsentemperatur/Heißkanaltemperatur . . . . . . . . . . . 14
2.2.2 Dosieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.3 Einspritzen und Nachdrücken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.3.1 Einspritzvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.3.2 Umschalten auf Nachdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.3.3 Nachdruckvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.4 Kühlzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3 Korrektur der Grundeinstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.1 Erster Korrekturschritt (ohne Nachdruck) . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.2 Zweiter Korrekturschritt (mit Nachdruck) . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4 Optimierung der Grundeinstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4.1 Unvollständige Werkzeugfüllung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4.2 Einfallstellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4.3 Gratbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4.4 Sichtbare, schlechte Bindenähte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.5 Freistrahlbildung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.6 Rillenbildung (Schallplatteneffekt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4.7 Schlieren auf der Oberfläche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
VIII Inhaltsverzeichnis
2.4.8 Brandstellen (Dieseleffekt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.4.9 Glanzunterschiede auf der Oberfläche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3 Spritzgießrelevante Kunststoff-Eigenschaften . . . . . . . 37
3.1 Fließeigenschaften von Kunststoffen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1.1 Zusammenhang von Druck und Geschwindigkeit
(Hagen-Poiseuille) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1.2 Viskosität (Temperatureinfluss) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.1.3 Geschwindigkeitseinfluss auf die Viskosität . . . . . . . . . . . . . . 39
3.1.4 Kombinierter Einfluss von Geschwindigkeit und Temperatur
(Badewannenkurve) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.1.5 Quellfluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.1.6 Fehlersuche mit Quellflussanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.2 Prozessablauf beim Einspritzen und Nachdrücken . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.1 Zusammenhang zwischen spezifischem Druck, Volumen,
und Temperatur (pvT-Diagramm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.2 Druck-Zeit-Verlauf, Druckkurven. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.3 Einspritzgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.2.4 Nachdruckphase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.4.1 Nachdruckzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.4.2 Nachdruckhöhe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.3 Formteilgestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.3.1 Fließweg-Wanddicken-Verhältnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.3.2 Füllbild. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3.2.1 Bindenähte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3.2.2 Faltenwurf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.3.2.3 Brenner/Dieseleffekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.2.4 Schlecht füllende Bereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.4 Innere Eigenschaften von Kunststoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.4.1 Orientierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.4.2 Spannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.4.3 Kristallisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.5 Temperaturen und Wärmevorgänge in Kunststoffen . . . . . . . . . . . . . 69
3.5.1 Abkühlung (Berechnung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.5.2 Abkühleigenschaften, Bindenahtfestigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.5.3 Einfluss der Werkzeugtemperatur auf die Formteildimension 74
3.5.4 Temperaturgleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.5.5 Schmelzetemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Inhaltsverzeichnis IX
3.5.6 Einfluss der Temperatur auf die Entformung und allgemeine
Entformungsprobleme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.5.7 Verweilzeit und Materialabbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

4 Spritzgieß-Sonderverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.1 Spritzgießen mit Treibmitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.1.1 TSG-Verfahrenstechnik (Thermoplast-Schaum-Spritzgießen) 85
4.1.2 Gasgegendruck-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.2 Gasinnendrucktechnik (GIT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.2.1 Druckverlauf bei der Gasinnendrucktechnik . . . . . . . . . . . . . . 90
4.2.2 Standard-GIT-Verfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2.2.1 Gestaltung von GIT-Teilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2.2.2 Verfahrenstechnik beim Standard-GIT-verfahren. . . . 96
4.2.3 Ausblasverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.2.3.1 Nebenkavitätenverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.2.3.2 Masserückdrückverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.2.4 Fehlerbeseitigung beim GIT-Prozess. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.3 Gas-Außendrucktechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.4 Spritzprägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.4.1 Allgemeines zum Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.4.2 Großflächiges Spritzprägen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.4.3 Partielles Prägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.4.4 Passives Prägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.4.5 Prozessführung beim großflächiges Spritzprägen . . . . . . . . . . 112
4.4.6 Prozessführung beim Prägen mit Verdrängerkernen . . . . . . . . 114
4.4.7 Prozessführung beim passiven Prägen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.5 Mehrkomponentenspritzgießen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.5.1 Overmolding-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.5.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.5.1.2 Spezielles verfahrenstechnisches Know-how . . . . . . . 120
4.5.2 Sandwichmolding-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.5.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.5.2.2 Einspritzfolge beim Sandwichverfahren. . . . . . . . . . . 121
4.5.2.3 Spezielles produktbezogenes Know-how . . . . . . . . . . 125
4.5.2.4 Verfahrenstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.5.2.5 Standard-Sandwichtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
4.5.2.6 Monosandwich-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
X Inhaltsverzeichnis
4.5.2.7 Allgemeine Fehlerbehebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.6 Plastifizieren mit Entgasung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

5 Die letzten Schritte zur Qualität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
5.1 Dokumentation und Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
5.1.1 Kontinuierliche, chronologische Überwachung . . . . . . . . . . . . 138
5.1.1.1 Bedeutung einzelner Prozessparameter . . . . . . . . . . . 139
5.1.1.2 Mögliche Fehlerfrequenz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.1.2 SPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
5.1.2.1 Dokumentation mit statistischen Kennwerten . . . . . . 148
5.1.2.2 Regelkarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
5.1.2.3 Strategie einer Regelung der Qualität. . . . . . . . . . . . . 152
5.1.2.4 Auswahl der Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.1.3 Überwachung mit Prozessmodellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.2 Optimierung mit externer Intelligenz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.2.1 Statistische Versuchsplanung (SVP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.2.2 Evolutionsoptimierung (EVOP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
5.2.3 Vergleich zwischen EVOP und SVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
5.3 Spezielle Prozessstrategien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
5.3.1 pvT-Strategie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
5.3.2 Adaptive Prozessregelung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
5.3.2.1 Korrelationsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
5.3.2.2 Adaptive Maschinenregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
5.3.2.3 Fließzahlregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

6 Fachsprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
6.1 Spritzgießmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
6.2 Werkzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
6.3 Spritzgießprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
6.4 Werkstoff Kunststoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

Anhang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Vorgehensweise für eine standardisierte Voreinstellung einer Spritzgießmaschine ...209

A1 Basis-Formteildaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
A2 Einstellwerte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
A3 Tabellen und Diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225