Werkzeuge der Kunststoffverarbeitung I & II Vorlesung und Übung

Spritzgießwerkzeuge müssen im täglichen Einsatz über eine hohe Zuverlässigkeit verfügen, dementsprechend ist eine kenntnisreiche Planung und Gestaltung von Formteil und Werkzeug eine unbedingte Voraussetzung. In der Veranstaltung „Werkzeuge der Kunststoffverarbeitung I“ werden das theoretische Wissen und erprobte Regeln zur thermischen und mechanischen Auslegung vermittelt, um funktionelle, preisgünstige und allen Anforderungen genügende Bauteile effizient fertigen zu können.

Inhalte der Vorlesung

Die Vorlesung beginnt mit der Vorstellung der Funktionskomplexe von Spritzgießwerkzeugen. Darauf aufbauend werden das Entformungssystem, die Führung und Zentrierung, das Anguss- und Temperiersystem sowie das Formnest eingehend erläutert.

Neben der ausführlichen Beschreibung von konventionellen Werkzeugen werden auch alle gängigen Sonderverfahren des Spritzgießens aus werkzeugtechnischer Sicht betrachtet. So wird beispielsweise neben dem Mikrospritzgießen auch das Spritzprägen vorgestellt, das beispielsweise für Optiken und Automotive Glazing eingesetzt wird. Besondere werkzeugtechnische Herausforderungen von thermoplastischen Formmassen stehen im Fokus, jedoch wird auch die Verarbeitung vernetzender Formmassen, wie beispielsweise Flüssigsilikonkautschuke, beschrieben und erklärt.

Die thermische und mechanische Auslegung eines Spritzgießwerkzeugs ist Grundvoraussetzung einer effizienten Produktion und stellt deshalb einen Schwerpunkt der Vorlesung dar. Es werden analytische und numerische Methoden vorgestellt, mit denen die thermische und mechanische Auslegung von Spritzgießwerkzeugen vorgenommen wird. Dabei werden sowohl Erkenntnisse aus dem industriellen Stand der Technik als auch aktuelle Forschungsergebnisse aus den Bereichen Werkzeugtechnik und Kunststoffverarbeitung mit einbezogen.

Die Forderungen nach hohen Ausstoßleistungen und einer stetig verbesserten Produktqualität extrudierter Halbzeuge, wie z.B. Toleranzen und Oberflächenqualität, machen es notwendig, rheologische Phänomene und thermodynamische Vorgänge in verschiedenen Extrusionswerkzeugen zu beschreiben und umfassend zu verstehen. Dies ist die Basis für eine sinnvolle Werkzeugauslegung. Die Vorlesung „Werkzeuge der Kunststoffverarbeitung II“ schafft hierfür die wichtigsten Grundlagen.

Inhalte der Vorlesung

Die Vorlesung vermittelt einen umfassenden Überblick über die unterschiedlichen Typen von Extrusionswerkzeugen sowie die dazugehörigen Methoden zur Auslegung der Werkzeuge. Zunächst werden die Grundlagen zur mathematischen Modellierung der Strömung in Extrusionswerkzeugen eingeführt. Schwerpunkte sind hierbei die Herleitung der Strömungsgleichungen sowie die Rheologie polymerer Schmelzen. Anschließend werden verschiedene, industriell relevante Werkzeugtypen erläutert. Es werden sowohl Mono- und Coextrusionswerkzeuge für Thermoplaste als auch Kautschukextrusionswerkzeuge behandelt. Dabei wird auch auf die geeignete Auslegung der verschiedenen Werkzeugtypen eingegangen. Ein weiterer Themenblock ist die Kalibrierung. Hier werden verschiedene Möglichkeiten zur Kalibrierung von extrudierten Halbzeugen und Produkten erklärt.