Optimierung von Spritzgießprozessen

2 Wahl des Rohstoffs (S. 17-18)

2.1 Die Wahl des Kunststoffwerkstoffs

Die richtige Wahl des Kunststoffs als Konstruktionswerkstoff wird für den Konstrukteur immer schwieriger, entscheidet er doch schlussendlich mit über die Bauteilqualität, die Lebensdauer und die Kosten. Der Auswahlprozess vonWerkstoffen birgt enorme Risiken. Fehler bei der Werkstoffauswahl werden oft erst in einem späteren Stadium der Bauteilentwicklung bemerkt. Eine Werkstoffänderung ist zu diesem Zeitpunkt hohen Kosten verbunden. Es gibt kein schlechtes Material, wohl aber für bestimmte Anwendungen den falschenWerkstoff. Aus diesem Grunde ist es für den Konstrukteur unumgänglich, die Eigenschaften der in Frage kommenden Werkstoffe genau zu kennen und alle Einflüsse auf das durch Spritzgießen hergestellte Formteil zu prüfen.

Die Auswahlkriterien der einzelnen Anwendungsbereiche wie die Automobil -, Elektro- und Haushaltsgeräteindustrie, die Lichttechnik, Unterhaltungselektronik, Chemische Industrie der Maschinenbau, die Medizintechnik, die optische Industrie sowie weitere Einsatzgebiete in diesen ständig wachsenden Branchen erfordern genaue Kenntnis über die Einsatzbereiche der einzusetzenden Kunststoffe.

Das eingesetzte Material bietet später auch die erste Möglichkeit im Prozess die Produktivität zu steigern. Bereits der Konstrukteur sollte daran denken und versuchen Materialien, welche ein größeres Verarbeitungsfenster aufweisen, einzusetzen. Diese erlauben größere Freiheitsgrade in der Verarbeitung.

Ob amorphe oder teilkristalline Kunststoffe zur Anwendung kommen entscheidet meist schon der Verwendungszweck des Bauteils selbst. Generell ist zu jedoch sagen, dass teilkristalline Thermoplaste auf Grund der höheren Festigkeitswerte vorwiegend in mechanisch anspruchsvollen Bauteilen eingesetzt werden. Amorphe Thermoplaste hingegen finden wegen ihrer geringeren Verzugsneigung oft im Gehäusebereich ihren Einsatz.

Bei Anwendungsfällen mit höher beanspruchten mechanischen oder thermischen Anforderungen werden in der Regel glasfaser- und glaskugelgefüllte sowie mineralgefüllte Materialien angewandt. Diese Füll- und Verstärkungskomponenten haben natürlich einen Einfluss auf die Verarbeitung und die Formgebung (Verzug, Oberfläche).

Neben der Kenntnis um das Bauteil, die Einsatzbedingungen, die Anforderungen an die Konstruktion, dieWirtschaftlichkeit und die Kenntnis der durch die Verarbeitung im Spritzgießprozess beeinflussbaren Formteil- und Qualitätsmerkmale, muss der Konstrukteur detaillierte Kenntnis hinsichtlich der chemischen, mechanischen und physikalischen Voraussetzungen an das zu erzeugende Spritzgießteil haben.

Um die für das zu konstruierende Produkt erforderlichen Kriterien festzulegen, müssen über eine entsprechende Matrix die Auswahlkriterien definiert werden. Diese unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihre Physikalischen Eigenschaften, das Verhalten gegenüber Umgebungseinflüssen und ihrer Verarbeitung.

Folgende Kriteriengruppen sind hier im Besonderen zu nennen:

- Festigkeit, Steifigkeit, Flexibilität, Haptik,
- Anforderungen an die Oberfläche, Lackierung, Metallisieren,
- Temperaturbelastung, Flammwidrigkeit,
- Chemikalienbeständigkeit, Kraftstoffe, Öle,
- Elektrische Eigenschaften/ Isolator/Leitfähigkeit
- Schweiß- und Klebefähigkeit, Recyclingfähigkeit.

2.2 Materialvorauswahl – Einflussnahme durch folgende Bedingungen

Bezüglich ihrer Einsatzgebiete wird häufig so verfahren, dass Materialien aus der Erfahrung oder ähnlichen Anwendungen für die Vorauswahl des Werkstoffs herangezogen werden. Eine wesentliche Hilfe für den Konstrukteur sind die von den jeweiligen Rohstoffherstellern zur Verfügung gestellten Datenblätter über die Materialeigenschaften ihrer Werkstoffe. Die international anerkannte Kunststoffdatenbank CAMPUS® [2] ,in welcher Daten von mehr als 40 weltweit der führenden Kunststoffhersteller verfügbar sind, wird von den Konstrukteuren zunehmend genutzt. Die CAMPUS-Philosophie beruht auf der Vergleichbarkeit der Daten weltweit.