Für alle, die in der Spritzgussindustrie tätig sind, gehört die Maschinenoptimierung zum Alltag. Doch jede Maschine optimal einzustellen – egal ob man ein erfahrener Profi oder ein Berufsanfänger ist – stellt immer eine echte Herausforderung dar. Warum? Weil Materialien, Werkzeugtemperatur, Maschinenzustand, Werkzeuge und sogar die Werkstattumgebung unterschiedliche Anforderungen stellen. Ein qualitativ hochwertiges Produkt und hohe Effizienz sind die obersten Ziele der Optimierung. Genau darum geht es hier, und diese Ziele dienen uns als Leitfaden.
Spritzguss Maschinenprüfungen
1. Schusskapazität
Prüfen Sie dies direkt an der Maschine. Das Typenschild gibt normalerweise das maximale Schussvolumen an. Falls kein Typenschild vorhanden ist, stellen Sie das Schussvolumen auf den Maximalwert ein, führen Sie einen kompletten Schuss durch, werfen Sie die Schmelze aus und wiegen Sie sie. Das ist die tatsächliche maximale Schusskapazität Ihrer Maschine.
Hinweis: Die Schusskapazität variiert mit der Materialdichte – manche Materialien sind dichter als andere.
2. Dichtheit der Schraube und des Rückschlagventils
Eine gute Abdichtung zwischen der Schraube und dem Rückschlagventil ist für stabile Prozessparameter unerlässlich.
Wie zu überprüfen:
Nach dem Einsetzen der Form einen normalen halbautomatischen Zyklus durchführen. Sobald die Kühlung einsetzt, in den manuellen Modus wechseln. Erneut plastifizieren, bis die Schnecke voll ist, und anschließend manuell einspritzen. Die Schneckenposition beobachten. Den Einspritzdruck reduzieren und prüfen, ob die Schnecke zurückfedert. Federt sie zurück, ist die Abdichtung in Ordnung und Schnecke sowie Rückschlagventil funktionieren einwandfrei.
Für höhere Genauigkeit können Sie anstelle einer Form eine Stahlplatte verwenden. Drücken Sie die Düse einfach gegen die Platte, spritzen Sie das Material manuell ein und prüfen Sie, ob es zurückfedert. Achten Sie außerdem darauf, dass kein Schmelzmaterial aus der Düse austritt.
Wenn die Schraube nicht zurückfedert, ist das Rückschlagventil wahrscheinlich defekt und muss überprüft und repariert werden.
3. Einspritzdruckprüfung
Aufbau: Platzieren Sie einen Drucksensor auf einer Stahlplatte, darauf eine Aluminiumplatte. Drücken Sie die Düse gegen die Aluminiumplatte.
Vorgehensweise: Stellen Sie den Einspritzdruck der Maschine wie folgt ein und spritzen Sie auf jeder Stufe dreimal ein:
- 10 Bar (3x)
- 50 Bar (3x)
- 90 Bar (3x)
- 130 bar (3x) – Führen Sie häufigere Tests durch, wenn Sie diesen Druckbereich regelmäßig nutzen.
- 150 Bar (3x)
Prüfen Sie jedes Mal, ob der am Druckmessgerät angezeigte tatsächliche Druck mit dem eingestellten Druck übereinstimmt. Dokumentieren Sie alle Ergebnisse.
Beträgt die Abweichung mehr als 5 %, muss der angezeigte Wert der Maschine angepasst oder das Gerät gewartet werden.
4. Schmelztemperaturtest
Die Temperaturprüfung wird in zwei Arten unterteilt:
- Trocknungstemperatur (Trichter)
Verwenden Sie einen Temperaturfühler, um die Temperatur ober- und unterhalb des Trichters zu messen. Das ist unkompliziert, und die meisten Trocknungsanlagen verfügen bereits über ein entsprechendes Display. (Bei weiteren Fragen hinterlassen Sie einfach eine Nachricht – wir helfen Ihnen gerne weiter.)
- Schmelztemperatur beim Einspritzen
Das ist etwas kniffliger. Das Gerät zeigt vier bis fünf Temperaturzonen an, aber während des Betriebs lässt sich die Genauigkeit der Messwerte nicht ohne Weiteres überprüfen – man ist weitgehend auf die Anzeige angewiesen. Eine Überprüfung durch Dritte ist schwierig.
Eine einfache Methode: Die Einspritzeinheit zurückziehen, die Schmelze ablassen und sofort das extrudierte Material mit einem Messgerät prüfen. Den Messwert mit der eingestellten Temperatur der ersten Zone vergleichen. Beträgt die Differenz mehr als etwa 10 %, sind die Temperaturmesswerte der Maschine wahrscheinlich fehlerhaft – das Thermoelement austauschen oder neu kalibrieren.
Messung der intern Die Bestimmung der Schmelztemperatur ist noch schwieriger. Man müsste die Schnecke und die Düse demontieren und dann mithilfe einer Vorrichtung eine Sonde tief in den Zylinder einführen.
Allerdings ist höchste Präzision hier nicht immer entscheidend – der größte Teil der Wärme entsteht tatsächlich durch die Schraubenscherung und nicht nur durch die Zylinderheizungen.
Achtung: Bei älteren Maschinen kann es beim Aufheizen zu einem deutlichen Überschwingen der Heizbänder kommen. Dies kann zu lokalen Verfärbungen (Vergilbung/Verbrennungen) des Materials führen. Häufig tritt dies auf, wenn Heizelemente, Thermoelemente oder Steuerplatinen durch nicht zusammenpassende, nicht kalibrierte Teile aus verschiedenen Chargen ersetzt wurden, was eine ungleichmäßige Temperaturverteilung zur Folge hat.
Wartung von Formen
Es gibt viele verschiedene Formen: Einplattenformen, Zweiplattenformen, Seitenkernformen und weitere. Die endgültige Wahl der Form hängt letztendlich vom Produkt selbst ab.
Eine gute Form erleichtert die Arbeit ungemein. Eine schlecht konstruierte Form hingegen kann endlose Probleme verursachen. Letztendlich liegt die optimale Lösung aber meist in der Kommunikation oder einer Anpassung der Form.
Eine sachgemäße Schimmelpilzbekämpfung ist unerlässlich – und das können wir beeinflussen. Deshalb sollten wir sie so gut wie möglich durchführen.
Nach der Produktion
Sobald die Produktion abgeschlossen ist, beachten Sie bitte Folgendes:
- Verwenden Sie eine Druckluftpistole, um eventuell vorhandenes Wasser oder Kühlflüssigkeit aus der Form zu blasen.
- Verschließen Sie die Öffnungen mit Stopfen, um zu verhindern, dass während der Lagerung Rost oder Fremdkörper eindringen.
- Um Oberflächenkorrosion zu verhindern, tragen Sie Rostschutzöl auf die Formoberfläche auf.
- Lagern Sie die Form auf einem geeigneten Formgestell – niemals direkt auf dem Boden.
Sicherheitshinweis: Gehen Sie beim Bewegen von Formen stets vorsichtig vor. Sicherheit und Gesundheit haben oberste Priorität – sie sind die Grundlage für Ihren Lebensunterhalt. Wenn Ihnen etwas gefährlich (oder auch nur potenziell gefährlich) vorkommt, achten Sie darauf und beheben Sie die Situation.
Schimmelpflege im Innenbereich
Während der Produktion können sich im Inneren der Form große Mengen an Gasen und Rückständen ansammeln. Mit der Zeit kann dies die reibungslose Bewegung der Auswerferstifte und -einsätze sowie die Entlüftung beeinträchtigen. Es kann außerdem zu schwarzen Flecken auf den Teilen führen und in schweren Fällen sogar die Auswerferstifte blockieren.
Aus diesem Grund sollten alle Komponenten vor und nach jedem Produktionslauf demontiert und gereinigt werden.
Fett und Rückstände an Auswerferstiften und -einsätzen können hartnäckig und schwer zu entfernen sein. Die effektivste Methode, die ich bisher gefunden habe, ist die Verwendung von Schleifpapier.
Mir ist noch kein Reinigungsmittel bekannt, das solch hartnäckiges Öl schnell entfernt. Starke Säuren könnten helfen, aber die Dämpfe sind unangenehm – unsere Schimmeltechniker vertragen sie nicht und bevorzugen daher weiterhin Schleifpapier. Außerdem sind chemische Reiniger schwer fachgerecht zu entsorgen und können Probleme mit den Umweltbehörden verursachen.
Wartung von Formtemperaturregler (Wasser-/Ölthermolyte)
Der Formtemperaturregler (Thermolator) ist für die Wärmeabfuhr aus der Form während der Produktion verantwortlich. Die Temperatureinstellung wird sowohl durch das Aussehen des Bauteils als auch durch die Zykluseffizienz bestimmt – daher spielt der Formtemperaturregler eine entscheidende Rolle.
Temperaturprüfung
Die Temperatur sollte mit einem Durchflussthermometer überprüft werden. Installieren Sie das Thermometer sowohl am Ein- als auch am Auslass der Form. Dadurch können Sie sowohl den Temperaturstatus als auch die Durchflussrate vollständig überwachen.
Um das Strömungsverhalten zu überprüfen, schließen Sie einen durchsichtigen Schlauch an den Auslass an. So können Sie erkennen, ob die Strömung turbulent oder laminar ist:
- Turbulente Strömung— Man kann deutlich sehen, wie sich das Wasser bewegt und vermischt.
- Laminare Strömung— das Wasser erscheint still oder bewegt sich gleichmäßig, ohne sich zu vermischen.
Was die Form benötigt, ist eine turbulente Strömung . Eine laminare Strömung kann die Wärme nicht effektiv von der Form abführen.
Kühlmedium
Die Wahl des Kühlmediums macht einen großen Unterschied:
| Medium | Max Temperatur |
| Reines Wasser | 100°C (212°F) |
| Wasser mit einem Druckbehälter | 120°C (248°F) |
| Öl | 180°C (356°F) |
Zu beachten ist: Entlang der Rohrleitungen geht immer etwas Wärme verloren, daher kann die tatsächliche Temperatur an der Form etwas niedriger sein als die eingestellte Temperatur.
Wichtige Prozessparameter beim Spritzgießen
1. Fasstemperatur
Kunststoff kann nur im geschmolzenen Zustand in die Form eingespritzt werden. Der Zylinder wird mittels Heizbändern erhitzt, die die Wärme an den Kunststoff im Inneren abgeben und ihn so schmelzen. Je nach Zylinderlänge können mehrere Heizbänder installiert sein, und die Temperatur jeder Zone muss individuell entsprechend dem zu verarbeitenden Material eingestellt werden. Diese eingestellten Temperaturen beeinflussen letztendlich die tatsächliche Schmelztemperatur. Zusätzlich hat die durch die Schneckenrotation erzeugte Scherung einen signifikanten Einfluss auf die Schmelztemperatur. Empfohlene Schmelztemperaturen erhalten Sie vom Materiallieferanten.
2. Formtemperatur
Spritzgießen ist ein Wärmeübertragungsverfahren – die Schmelze kühlt im Inneren der Form allmählich ab. Die Formtemperatur wird am Formtemperaturregler (Thermostat) eingestellt, der ein Wärmeträgerfluid wie Wasser oder Öl zirkulieren lässt. Typischerweise wird Wasser für Formtemperaturen unter 100 °C und Öl für höhere Temperaturen verwendet. In manchen Fällen kommen auch elektrische Heizstäbe zum Einsatz. Einige Spritzgießmaschinen ermöglichen die direkte Steuerung dieser Formtemperaturregler über das Bedienfeld. Empfohlene Formtemperaturen erhalten Sie vom Materiallieferanten.
3. Einspritzgeschwindigkeit
Die Einspritzgeschwindigkeit bezeichnet die lineare Geschwindigkeit, mit der die Schnecke die Kunststoffschmelze in die Form drückt.
Die Einspritzgeschwindigkeit sollte so hoch wie möglich sein, damit die Schmelze bis zum vollständigen Füllen des Formhohlraums flüssig bleibt. Sobald die Form voll ist, wird der Einspritzvorgang beendet.
4. Einspritzdruck
Der Einspritzdruck ist der Druck, der an der Schneckenspitze auf die Schmelze wirkt, um die eingestellte Einspritzgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Steigt die Viskosität des Kunststoffs, erhöht sich auch die Kraft (bzw. der Druck), die zur Aufrechterhaltung der eingestellten Geschwindigkeit erforderlich ist. Daher ist die Konstanz der Geschwindigkeit während des Einspritzvorgangs von großer Bedeutung. Für einen zuverlässigen Prozess muss die Maschine stets über ausreichend Druck verfügen. Ein Druckabfalltest kann zur Optimierung des Einspritzdrucks eingesetzt werden.
5. Packungsdruck
Das Nachfüllen ist der erste Teilschritt der Kompensationsphase. Nachdem die Form beim Spritzgießen gefüllt wurde, muss zusätzliches Kunststoffmaterial nachgefüllt werden, um die nachfolgende Schwindung auszugleichen. Der dabei auf die Schmelze ausgeübte Druck wird als Nachfülldruck bezeichnet. Der Nachfülldruck ist einer der wichtigsten Parameter zur Bestimmung der Bauteilschwindung und der Abmessungen.
6. Packzeit
Die Nachfüllzeit ist die Dauer, für die der Nachfülldruck aufrechterhalten wird. Mithilfe von Angussvereisungstests können Daten zur Optimierung der Nachfüllzeit gewonnen werden.
7. Haltedruck
Der Nachdruck ist die zweite Teilphase der Kompensationsphase. Er wird auf die Schmelze ausgeübt, um sicherzustellen, dass diese weder den Formhohlraum überfüllt noch wieder ausläuft. Theoretisch findet in dieser Phase kein plastisches Fließen statt, bis der Anguss erstarrt.
8. Haltezeit
Die Haltezeit ist die Dauer, für die der Haltedruck angewendet wird. Zur Optimierung der Haltezeit kann auch ein Tor-Gefriertest durchgeführt werden.
9. Schneckendrehzahl
Die Schneckendrehzahl bezeichnet die Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke während der Plastifizierung (Schneckenrückstellung). Kristalline Werkstoffe erfordern im Allgemeinen höhere Schneckendrehzahlen als amorphe Werkstoffe. Derzeit existiert keine ausgereifte Technologie zur direkten Optimierung der Schneckendrehzahl. Daher werden üblicherweise indirekte Methoden angewendet, wie die Messung der Schmelztemperatur und die Überprüfung der Schmelze auf verbrannte oder ungeschmolzene Partikel.
10. Gegendruck
Der Gegendruck ist der Druck, der während der Plastifizierung hinter der Schnecke ausgeübt wird, um ein gleichmäßiges Schmelzen zu fördern und flüchtige Bestandteile zu entfernen. Derzeit gibt es jedoch noch keine ausgereifte Technologie zur Optimierung des Gegendrucks.
11. Abkühlzeit
Die Abkühlzeit ist der Zeitraum, in dem die Form geschlossen bleibt, während der Kunststoff auf die Auswurftemperatur abkühlt. Nach Abschluss der Abkühlphase öffnet sich die Form und das Formteil wird ausgeworfen. Die eingestellte Abkühlzeit entspricht jedoch nicht der tatsächlichen Abkühlzeit. Die Abkühlung beginnt, sobald die Schmelze die Formoberfläche berührt. Daher ergibt sich die tatsächliche Abkühlzeit aus: Einspritzzeit (Füllzeit) + eingestellter Nachdruckzeit + eingestellter Haltezeit + eingestellter Abkühlzeit. Die Abkühlzeit kann zudem durch Versuchsplanung optimiert werden.
12. Schussgröße (Dosierung)
Die Schussgröße wird auch als Dosierung bezeichnet. Die Schnecken-Nullstellung ist erreicht, wenn sich die Schnecke ganz vorne im Zylinder befindet. Beim Zurückbewegen der Schnecke sammelt sich geschmolzener Kunststoff an. Die eingestellte Strecke, die die Schnecke zurücklegt, wird als Schussgröße bezeichnet. Die Schussgröße wird in linearer Strecke oder Volumen angegeben. Sie kann anhand des gesamten Einspritzgewichts und der Schmelzdichte berechnet werden. Da die Schmelzdichte jedoch von der Temperatur abhängt – die schwer präzise zu messen ist –, ist die berechnete Schussgröße in der Regel nur ein Schätzwert. Die Schussgröße muss während des Nachfüllens und Haltens anhand des tatsächlichen Füllmaterials angepasst werden.
13. Umschaltposition (Umschaltpunkt)
Der Punkt, an dem die Einspritzphase in die Kompensationsphase übergeht, wird als Übergabepunkt bezeichnet. Wird dieser Übergang durch die Schneckenposition ausgelöst, spricht man von der Übergabeposition oder dem Umschaltpunkt. Die Übergabe kann auch zeit-, druck- oder extern durch ein Signal erfolgen. Theoretisch sollte die Form an der Übergabeposition vollständig mit Schmelze gefüllt sein. In der Praxis ist die Form jedoch häufig nur knapp unter 100 % gefüllt, bevor die Kompensationsphase beginnt.
Andere Parameter (weniger kritisch)
Die folgenden Parameter müssen nicht so häufig angepasst werden wie die 13 oben genannten Parameter und haben auch keinen wesentlichen Einfluss auf die Produktqualität.
Dekompressions- oder Saugdistanz
Da die Schneckenrückführung (Plastifizierung) unter Gegendruck erfolgt, wird die Schmelze an der Schneckenspitze komprimiert und steht unter Innendruck. Während der Schneckenrückführung befinden sich das Formteil und der Angusskanal noch im Werkzeug. Sobald sich das Werkzeug öffnet, trennt sich der Angusskanal von der Düse, der Druck in der Schmelze entweicht und die Schmelze kann aus der Düse austreten. Daher sollte sich die Schnecke nach Abschluss der Rückführung ein kurzes Stück zurückbewegen, um den Innendruck abzubauen. Dieser Weg wird Dekompressionsweg oder Saugweg genannt. Typischerweise ist dieser Weg kurz (weniger als 10 mm). Ein zu großer Saugweg kann Oberflächenfehler am Formteil verursachen.
Verpackungsgeschwindigkeit
Die Nachdruckgeschwindigkeit ist die lineare Drehzahl der Schnecke während der Kompensationsphase. Bei manchen Spritzgießmaschinen ist dies nur ein optionaler Parameter.
Schlussbemerkung
Betrachtet man das Bedienfeld einer modernen Spritzgießmaschine, kann die Vielzahl an Parametern und Optionen zunächst überwältigend wirken. Maschinen verfügen oft über mehrere Überwachungsbildschirme zur Kontrolle der Produktqualität und Produktionseffizienz. Manchmal integrieren Maschinenhersteller auch unnötige Steuerungsfunktionen. So bieten einige Maschinen beispielsweise zehn Druckstufen für die Nachdruck- und Haltephase. In den meisten Fällen der systematischen Entwicklung von Spritzgießprozessen genügen zwei Druckstufen. Um jedoch Konstruktionsfehler am Bauteil oder an der Form auszugleichen, kann es erforderlich sein, mehrstufige Prozesse einzusetzen.
Fazit
Die Optimierung von Maschinen mag auf den ersten Blick wie das Drehen von Schrauben und Anpassen von Parametern erscheinen, doch in Wirklichkeit ist sie ein intensiver Dialog mit Materialien, Anlagen, Formen und der Umgebung. Jede Maschine hat ihre eigene Persönlichkeit. Jedes Material verhält sich anders. Nur durch kontinuierliche Beobachtung, Dokumentation und Auswertung kann man diesen Dialog wirklich beherrschen.
Über NOBLE
Wir sind eine Präzisions-CNC- Bearbeitungswerkstatt. Qualität und Beständigkeit stehen bei uns an erster Stelle. Das ist unser Fundament.
Dieser Artikel handelte vom Spritzguss. Unsere eigentliche Expertise liegt jedoch woanders. Wir bieten CNC-Bearbeitung, Fräsen , Drehen und die Fertigung von kundenspezifischen Teilen aus Metall und Kunststoff. Wir verarbeiten eine breite Palette an Materialien.
Unsere Zertifizierungen sind wichtig:
ISO 9001:2015 – Qualitätsmanagementsysteme. Die Ausgangslage.
ISO 13485:2016 – Qualitätsmanagement für Medizinprodukte. Strenger. Mehr Rückverfolgbarkeit.
Das sind keine Auszeichnungen. Sie bedeuten, dass wir unsere Prozesse kontrollieren. Wir erfassen alles. Wir verbessern uns ständig. Medizinische Arbeiten. Automobilarbeiten. Allgemeine Industrie. Für alles gelten dieselben Standards.
Hier ist unsere Überzeugung: Gute Fertigung folgt denselben Regeln, die wir hier dargelegt haben. Kenne deine Maschine. Kontrolliere deine Einflussfaktoren. Strebe stets nach besserer Qualität.
FAQ
Wie oft sollte ich die Dichtung des Rückschlagventils überprüfen?
Prüfen Sie es beim Materialwechsel. Prüfen Sie, ob der Prozess ungenau wird. Achten Sie auf das Teilegewicht – wenn es stark schwankt, ist das ein Warnsignal. Viele Techniker führen bei Werkzeugwechseln eine Dichtigkeitsprüfung durch. Beheben Sie Fehler, bevor sie zu fehlerhaften Teilen führen, nicht erst danach.
Warum stimmt meine Schmelztemperatur nicht mit den eingestellten Zylindertemperaturen überein?
Zwei Dinge spielen eine Rolle. Erstens: Die Einstellungen der Spindel sind nur ein Teil der Wahrheit. Die Schnecke schert das Plastik beim Drehen, was zusätzliche Hitze erzeugt. Zweitens: Die Hardware kann falsche Werte liefern. Ältere Maschinen mit nicht passenden Heizbändern oder defekten Thermoelementen liefern falsche Messwerte. Messen Sie die tatsächliche Schmelztemperatur mit einer Sonde. Das zeigt Ihnen, was wirklich passiert.
Kann ich Wasser für Formtemperaturen über 100°C verwenden?
Nein. Wasser siedet bei 100 °C unter Normaldruck. Benötigen Sie eine höhere Temperatur, haben Sie zwei Möglichkeiten: Entweder Sie verwenden ein Druckwassersystem, das den Siedepunkt erhöht, oder Sie wechseln zu Öl. Ölsysteme erreichen Temperaturen bis zu 180 °C. Das ist Standard für Hochtemperaturanwendungen.
Wie kann ich Schimmelbildung und Rost während der Lagerung verhindern?
Blasen Sie alle Kühlkanäle mit Druckluft aus. Verschließen Sie anschließend die Öffnungen. Bestreichen Sie alle freiliegenden Oberflächen – Hohlraum, Kern und Montageplatten – mit Rostschutzöl. Stellen Sie die Form niemals auf den Boden. Verwenden Sie ein Gestell. Halten Sie sie trocken. Rost entsteht, sobald man nicht mehr darauf achtet.
