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Beschreiben Sie das Spritzgießen im Allgemeinen.
- Das Spritzgießverfahren dient zur vollautomatischen Herstellung von Formteilen auch mit komplexer Geometrie.
- Die Gewichte der auf Spritzgießmaschinen hergestellten Formteile liegen zwischen 10-6 kg (z.B. Uhrenindustrie) bis 102 kg (z.B. Müllcontainer).
- ca. 60% aller Kunststoffverarbeitungsmaschinen sind Spritzgießmaschinen.
- Der prozentuale Anteil der Spritzgießmaschinen am Kunststoffverbrauch in Deutschland beträgt 25%.
- Ein wichtiger wirtschaftlicher Vorteil liegt in der geringen Nacharbeit der Formteile.
- Der Energieaufwand des Spritzgießverfahrens liegt deutlich unter dem der Metallverarbeitungsverfahren.
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Was sind die wichtigsten Meilensteine in der historischen Entwicklung des Spritzgießverfahrens?
- 1919: Spritzgießverfahren für Azetyl-Zellulose (Eichengrün)
- 1921: erste handbetriebene Maschine (Buchholz)
- 1925: erste produktionstauglichen Spritzgießmaschinen im Handel (Groteliete Company / Gebrüder Eckert & Ziegler)
- 1930: erste automatische Maschinen
- 1942: Anmeldung der Schnecke (als Plastifizierelement und Einspritzkolben) als Patent (Beck)
- ab 1945: Durchbruch der Spritzgießtechnik
- 1956: neuartige Plastifizierung - Schneckenspritzgießmaschine (Beck/BASF)
- 1960: Elastomere und Duroplaste in der Schneckenspritzgießmaschine
- 1984: erste vollelektrische Spritzgießmaschine (Fanuc, Milacron)
- 1989: erste holmenlose Spritzgießmaschine (Engel)
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Nennen Sie die Merkmale des Spritzgießverfahrens.
- direkter Weg vom Rohstoff zum Fertigteil
- keine oder nur geringe Nachbearbeitung notwendig
- Verfahren vollautomatisierbar
- hohe Reproduzierbarkeit der Fertigung
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Wie und wo geschieht die Aufbereitung des Polymerwerkstoffes?
- Bevor eine Formmasse formgebend bearbeitet werden kann, muss in einem Aufbereitungsprozess die Materialspezifikation (z.B. Farbe, Entformungshilfsmittel, Füllstoffe) eingestellt werden. Diese können beim Formmassenhersteller oder einem Compoundierer durchgeführt werden.
 - Aufbereiten: Mischen, Zerteilen, Cracken, Trennen, Destillieren,...
- Formgebung: Extrudieren, Pressen, Spritzpressen, Spritzgießen, Kalandrieren,...
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Beschriften Sie die schematische Darstellung einer Spritzgießmaschine.
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Der Werkzeuginnendruck hat Einfluss auf Werkstoff und Bauteilqualität. Zeichnen Sie den Verlauf des Spritzzyklus bezüglich Werkzeuginnendruck und Zeit und kennzeichnen Sie Füllphase, Kompressionsphase und Nachdruckphase.
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Nennen Sie einige Parameter, die den Spritzgießprozess maßgeblich beeinflussen.
- Temperatur der Schmelze
- Feuchtigkeit der Schmelze
- Umgebungstemperatur
- Füllstoffe
- Einspritzgeschwindigkeit
- Einspritzdruck
- Temperatur des Werkzeugs
- Nachdruckhöhe
- Nachdruckzeit
- Abkühlzeit
- Schneckengeometrie
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Nennen Sie typische Fehler an Formteilen aus dem Spritzgießverfahren und mögliche Ursachen.
- Grat an Formtrennung: Einspritzdruck, Schließkraft
- Angussfaden: Düsentemperierung, Plastifiziereinheit
- Schwimmhaut: Viskosität der Formmasse, Werkzeugspalt
- Nicht voll ausgespritzt: Einspritzgeschwindigkeit, Werkzeugentlüftung
- Fremdpartikel: Verunreinigung
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Nennen Sie verschiedene Angussarten und stellen Sie sie schematisch dar.
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Beschreiben Sie das Mehrkomponenten-Spritzgießen.
Mit zwei oder mehr Einspritzeinheiten werden mehrere Kunststoffschmelzen in einem Arbeitsgang verarbeitet, um multifunktionelle Formteile aus mehreren Kunststoffen herzustellen und die verschiedenen Eigenschaften und Farben gezielt zu nutzen.
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Was sind die wesentlichen Vorteile beim Mehrkomponenten-Spritzgießen?
- Herstellung einbaufertiger Formteile in einem Prozess
- Herstellung von Formteilen mit beweglichen Segmenten (z.B. bewegliche Lüftungsgitter im Kfz)
- Herstellung mehrfarbiger bzw. aus mehreren Kunststoffen bestehender Formteile und Baugruppen zur Erzielung integrierter Funktionen (Funktionsintegration)
- Designfreiheit in Farbe und Form (Optik und Haptik)
- Gezielte Produkteigenschaften durch entsprechende Rohstoffkombinationen, unter anderem Hart-Weich-Verbindungen
- Wegfall von Montageverfahren (z.B. Kleben, Schweißen, Schnappverschlüsse)
- Reduktion der Teilevielfalt
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Welche Verfahren lassen sich beim Mehrkomponenten-Spritzgießen unterscheiden?
- Mehrfarben-Spritzgießen: (überwiegend für Spielwarenproduktion und Automobilindustrie)
- Mehrkomponenten-Spritzgießen: Verbundspritzgießen, Hart-Weich-Kombinationen, Montagespritzgießen, Sandwichspritzgießen
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Wesentliche Anwendungen beim Mehrkomponenten-Spritzgießen sind Hart-Weich-Verbindungen. Welche können das sein?
- Thermoplast + TPE
- Thermoplast + Flüssigsilikon
- Thermoplast + Elastomer
- Duroplast + Flüssigsilikon
- Duroplast + Elastomer
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Was können Anwendungen der Funktionsintegration sein?
- haptische Elemente auf harte Oberflächen aufbringen
- dämpfende Elemente anspritzen
- Dichtungen integrieren
- Toleranzen ausgleichen
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Wie sind die Verfahrensschritte beim Mehrkomponenten-Spritzgießen?
- Hydraulisch angesteuerte oder mechanische Schieber verschließen den Hohlraum für die zweite Komponente während des ersten Spritzgießvorgangs
- Herstellen des Vorspritzlings, indem Komponente 1 eingespritzt wird
- Nach dem Abkühlen wir der Vorspritzling in Kavität 2 durch Drehbewegung des Werkzeugs oder mittels Positionierung eines Roboters eingesetzt
- An- oder Überspritzen mit der 2. Werkstoffkomponente
- Einspritzen einer 3. oder 4. Komponente
- Auswerfen und Entnehmen des fertigen Bauteils aus dem Werkzeug
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Was sind die Anforderungen an das Werkzeug beim Mehrkomponenten-Spritzgießen?
- Die Spritzgießmaschine muss mit zwei oder mehr Plastifizier- und Spritzeinheiten ausgestattet sein. Werkzeuge sind teurer als Standardwerkzeuge, da Werkzeugkomponenten zwischen den einzelnen Schüssen bewegt oder betätigt werden müssen.
- Die unterschiedlichen Schnecken der Spritzgießmaschine können vertikal, in L-Stellung (horizontal) oder übereinander angeordnet sein.
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Zeichnen Sie ein Werkzeug für die Wasserinjektionstechnik (WIT).
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Beschreiben Sie das Thermoplast-Schaumspritzgießen.
- Herstellung in nur einem Spritzgießprozess.
- Wesentliche Charakteristika: Gewichts- und Materialeinsparung, Dimensionsstabilität
- Vorwiegende Anwendungen: Automobilindustrie
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