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Konstruieren mit Kunststoffen

V01 - Produktentwicklung

JJ
by Jan J.

Was prädestiniert Kunststoff als Großserienwerkstoff?

  • leichte Verarbeitbarkeit

  • wenige Arbeitsschritte notwendig

  • verhältnismäßig niedriger Energiebedarf


Was ist Extrusion?

  • kontinuerliche Herstellung eines Halbzeuges, wie bspw. eines Rohres oder einer Folie


Welche Anforderungen werden an Extruder gestellt?

  • thermisch und stofflich homogene Schmelze

  • gute Beherrschung der Schmelztemperatur

  • niedrige Investitions- und Betriebskosten

  • geringer Energieverbrauch und Wartungsbedarf


Was passiert bei einem konventionellem Einschneckenenxtruder in den verschiedenen Zonen?


  • Einzugszone: Einzug und Förderung des meist granulatförmigen Rohstoffes

  • Kompressionszone: Verdichtung und Plastifizierung des Rohstoffes

  • Meteringzone: Thermische und stoffliche Homogenisierung der Schmelze + Druckaufbau


Wozu dienen Extrusionswerkzeuge?

  • Ausformung der vom Extruder angelieferten Schmelze in gewünschte Querschnittsform


Welche Produkte lassen sich mit Blasverfahren herstellen?

  • Verpackungsartikel: Flaschen, Kanister, Fässer

  • technische Teile: Lüftungskanäle, Surfbretter, Kraftstoffbehälter, Kofferhalbschalen

Welche zwei parallel ablaufende Prozesse finden beim Extrusionsblasformen statt?


  • kontinuierlicher Prozess: Herstellung Vorformling (schmelzeförmiger Kunststoffschlauch)

  • zyklischer Prozess: Übergabe Vorformling, Ausformung mittels Druckluft


Welche Vorteile bietet das Streckblasen aus 2. Wärme?


  • durch den Verstreckprozess werden molekulare Orientierungen in das Material eingebracht —> Verbesserung mechanische Eigenschaften


Nennen Sie die Vorteile und Nachteile beim Spritzgießen


Vorteile

Nachteile

Herstellung komplizierter Formteile in Massen

meist teure Werkzeuge, die nicht universell einsetzbar sind

direkter Weg von Rohstoff zu Formteil

oft nur bei großen Stückzahlen rentabel

vollautomatisierbar


geringe/keine Nachbearbeitung



Erklären Sie den Verfahrensablauf beim Spritzgießen.

  1. Werkzeug schließen

  2. Einspritzeinheit vor

  3. Einspritzen und Nachdrücken

  4. Kühlen und Dosieren

  5. Einspritzeinheit zurück

  6. Werkzeug öffnen / Formteil entformen


Was sind die Aufgaben der Plastifizier- und Einspritzeinheit?


  • fördern, aufschmelzen und homogenisieren des Kunststoffs

  • speichern der Kunststoffschmelze

  • einspritzen der Kunststoffschmelze

  • nachdrücken zur Schwindung- und Verzugskompensation


Erklären Sie die den Aufbau eines Spritzgießwerkzeugs.

1 Grundplatte (6)

2 Formplatte (10)

3 Angussbuchse

4 Zentrierflansch

5 Führungsbolzen

7 Stützleiste

8 Zwischenplatte (9)

11 Auswerferplatte

12 Auswerferstift

13 Rückdrückstift

14 Auswerferbolzen

Wie sind die Eigenschaften von Kunststoffen hinsichtlich der Dichte?

  • vergleichsweise gering

  • bewegte Produkte mit geringen Massenkräften

  • Dirchte kann durch Molekülmasse, Kristallisationsgrad, Temperatur, Zusatzstoffe beeinflusst werden


Wie sind die Eigenschaften von Kunststoffen hinsichtlich der Steifigkeit?

  • E-Modul ca. 1-2 Zehnerpotenzen kleiner als bei Metallen

  • niedriger Widerstand gegen Verformung oft erwünscht —> konstruktive Maßnahmen

  • geringe Steifigkeit erlaubt Funktionsverbindungen wie Schnappverbindungen


Wie sind die Eigenschaften von Kunststoffen hinsichtlich der Festigkeit?


  • Widerstand gegen Rissbildung unter Belastung

  • niedrige Festigkeiten für manche Anwendungen Ausschlusskriterium


Wie sind die Eigenschaften von Kunststoffen hinsichtlich der Dehnfähigkeit?

  • die sich zurückstellende, elastische Dehnbarkeit ist höher als bei Metallen

  • höhere Zähigkeit —> Abfangen von Stößen

  • Anpassungsfähigkeit des Werkstoffes —> größere Toleranzen


Wie sind die Eigenschaften von Kunststoffen hinsichtlich der inneren Dämpfung?

  • höher als die von Metallen

  • beschreibt das Verhältnis von dissipierter zu eingespeicherter Energie


Wie sind die Eigenschaften von Kunststoffen hinsichtlich des Gebrauchstemperaturbereichs?


  • starke Abhängigkeit der Eigenschaften von der Temeperatur

  • Einsetzbarkeit nur im definierten Temperaturbereich

  • tiefe Temperaturen senken die Zähigkeit, erhöhen die Festigkeit und Steifigkeit

  • geringer Energieeinsatz zum Um- und Urformen —> Wirtschaftlichkeit


Wie sind die Eigenschaften von Kunststoffen hinsichtlich der Wärmeausdehnung?

  • zehnmal höher als bei Metallen

  • bei Verbundwerkstoffen müssen die verschiedenen Wärmeausdehnungen berücksichtigt werden


In welche 4 Phasen wird die Produktentwicklung nach VDI-Richtlinie 2222 eingeteilt?

  1. Planungsphase: Definition der Funktionen und Anforderungen

  2. Konzeptphase: Konkretisierung verschiedener Lösungswege

  3. Entwurfsphase: Gestaltung und überschlägige Berechnung

  4. Ausarbeitungsphase: Dreidimensionale Konstruktion mit allen Details

—> Detaillierungsgrad nimmt immer weiter zu


Warum spielt die Werkstoffauswahl eine besondere Rolle?

  • ca. 70 % der Herstellkosten werden durch den gewählten Werkstoff definiert

  • ein zu hochwertiger Kunststoff führt zu erhöhtem Preis

  • ein zu niedrigwertiger Kunststoff kann evt. Anforderungen nicht genügen


Erklären Sie das Filtermodell zur Werkstoffauswahl.

  1. thermische Anforderungen

  2. chemische Anforderungen

  3. mechanische Anforderungen

  4. spezielle Bauteilanforderungen


Welche Einflussgrößen müssen bei der Wahl des Verarbeitungsverfahrens berücksichtigt werden?

  • Gestalt des Formteils

  • Werkstoff

  • Stückzahl

  • Belastungen

  • Kosten

  • Maschinenpark


Wie können Produkte aus Kunststoff geometrisch unterteilt werden?

  • großflächig

  • gehäuseartig

  • behälterartig

  • komplex

  • funktionsspezifisch


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Jan J.

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