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Werkzeuge und Formen - Spritzgießwerkzeuge

Anordnung der Kavitäten

Auszug aus
Rainer Dangel

Spritzgießwerkzeuge für Einsteiger

06/2017, 346 Seiten, € 49,00
ISBN: 978-3-446-45043-1
Seiten 70-74

Spricht man von einem 1-fach, 2-fach oder 4-fach Spritzgießwerkzeug, ist dabei die Anzahl der Kavitäten oder der Formnester gemeint. Zu unterscheiden sind hier gleiche oder unterschiedliche Formnester. Mehrere Faktoren werden bei der Festlegung der Anzahl von Formnestern berücksichtigt.

Wenn die Lage sowie die Anzahl der Kavitäten definiert ist, muss die Anordnung im Spritzgießwerkzeug festgelegt werden.

Zentrische Aufspannung

Grundsätzlich wird ein Spritzgießwerkzeug zentrisch in die Spritzgießmaschine eingebaut. Beim Einspritzen der Schmelze in das Werkzeug drückt die Schließkraft die bewegliche Seite bzw. Auswerferseite an mehreren Punkten, abhängig von der Anzahl der Formnester und der Formkontur, des Werkzeugs zu. Ist das Werkzeug einseitig in der Maschine eingespannt, ist die Schließkraft im Werkzeug ungleichmäßig. Einseitig bedeutet, dass ein Werkzeug so in die Spritzgießmaschine integriert wird, dass 75% des Werkzeugs oberhalb der Maschinenmitte und 25% unterhalb eingespannt sind. Diese Einbausituation ist weder für die Maschine, noch für das Werkzeug ideal. Trotzdem kann es unter bestimmten Rahmenbedingungen die einzige Lösung sein. Diese sollte aber vermieden werden. Eine weitere Folge ist das Überspritzen des Kunststoffteils. Diese unerwünschte Überspritzung nennt man Spritzgrat.

Einfach-Werkzeug

Bei einem 1-fach-Werkzeug können zwei Lösungen infrage kommen. Die erste, etwas teurere, ist die Anwendung eines großen Werkzeuges. Hier wird das Formnest außerhalb der Mitte angeordnet. Dadurch erhält das Werkzeug zwangsläufig größere Abmaße. Mitunter wird fast eine Verdopplung der Größe erreicht. Dadurch wird mehr Material verbaut, was nachhaltig die Werkzeugkosten steigert.

Bild 3.19: Die Abbildung zeigt ein klassisches 1-fach Werkzeug. Die Kavität ist außerhalb der Werkzeugmitte angeordnet.

Die andere Lösung ist, das Kunststoffteil nicht über einen seitlichen Anguss anzuspritzen, sondern den Anguss direkt auf dem Teil zu platzieren. Die Abmaße des Werkzeugs werden entsprechend kleiner.

Bild 3.20: Bei diesem Werkzeug erfolgt die direkte Anspritzung durch die Düsenseite des Werkzeuges.

2-fach oder 1+1-fach Werkzeug

Aus unserem 1-fach Werkzeug, bei dem die Kavität außerhalb der Mitte liegt, können wir problemlos auch ein 2-fach, oder ein 1+1-fach Werkzeug bauen. Die Teile müssen dazu gleich weit aus der Mitte liegen, damit der Anguss an beiden Teilen gleich lang ist. Die Größe des Formaufbaus ist identisch.

Mehrfach-Werkzeug

Wird ein Werkzeug mit mehr als zwei Kavitäten gebaut, gilt folgender Grundsatz: Der Weg im Anguss muss zu jedem Teil gleich lang sein! Der Angusskanal muss so verzweigt werden, dass dies gewährleistet ist. Ist der Anguss unterschiedlich lang, dann füllen sich die einzelnen Formnester auch ungleich. Die Folge ist entweder, dass das erste Formnest voll ist und die restlichen nur zum Teil gefüllt sind, oder, dass die ersten bereits überspritzt sind bis das letzte Formnest gefüllt ist. An der Trennung haben die Kunststoffteile dann einen überstehenden Grat. Bei einem Mehrfach-Werkzeug empfiehlt es sich auch eine gerade Anzahl der Formnester zu wählen. Als schematisches Beispiel legen wir ein 8-fach-Werkzeug mit mehreren unterschiedlichen Angusskanälen aus.

Beim ersten Werkzeug (Bild 3.22) ist der Angusskanal sehr einfach herzustellen. Der Verteilerkanal in der Mitte, die senkrechte Anbindung an das jeweilige Formnest. Diese Variante ist unpraktikabel! Die Schmelze wird beim Einspritzen den Weg des geringsten Widerstands gehen und den Kanal von vorne nach hinten füllen. Die Formnester füllen sich unterschiedlich, und der für die Qualität des Teils sehr wichtige Nachdruck wirkt nur bei den ersten vier Formnestern ausreichend.

Bild 3.22: Schlechte Anordnung, falscher Angusskanal

Im zweiten Werkzeug (Bild 3.23) sind zwei unterschiedliche Varianten eingezeichnet. Bei beiden Varianten ist der Weg des Angusskanals zu den Formnestern gleich. In der Simulation ist das deutlich zu sehen. Die Schmelze erreicht die vier oberen und vier unteren Formnester jeweils gleichzeitig. Die Übergänge zwischen den Teilstücken im Angusskanal sind abgerundet. So können die Formnester im Werkzeug angeordnet werden.

Bild 3.23: Richtige Anordnung, richtiger Angusskanal

Eine weitere Möglichkeit kann die sternförmige Anordnung der Formnester sein. Grundsätzlich ist das möglich. Auch bei dieser Variante ist der Angusskanal zu allen Formnestern gleich weit. Dies ist aber nicht zu empfehlen. Durch die acht Angusskanäle ergibt sich in der Mitte des Sterns eine Materialanhäufung, die sehr langsam abkühlt und fest wird. Wenn die Kunststoffteile verfestigt sind und ausgestoßen werden könnten, ist der Angusskanal zu diesem Zeitpunkt noch weich. Der Angusskanal ist zyklusbestimmend. Das sollte vermieden werden, denn die Zykluszeit steigt an, was sich negativ auf die Stückkosten auswirkt.

Auszug aus
Rainer Dangel

Spritzgießwerkzeuge für Einsteiger

06/2017, 346 Seiten, € 49,00
ISBN: 978-3-446-45043-1
Seiten 70-74
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