Okay, also, habt ihr jemals an einem Spritzgussprojekt gearbeitet und dachtet, ihr hättet es geschafft? Ihr wisst schon, ihr habt dieses tolle Teil, und dann – zack! – verzieht es sich, der Schrumpf spielt total verrückt.
Oh ja, ja. Ich meine, jeder, der im Spritzgussbereich gearbeitet hat, hat das wohl mindestens einmal erlebt.
Absolut. Genau darum geht es heute: Schwindung. In diesem Artikel tauchen wir tief in die Materie ein und erklären, wie man sie vorhersagt und kontrolliert. Kurz gesagt: Wie Sie Ihre Spritzgussprozesse optimal gestalten.
Ich glaube, das ist einer der Aspekte, die daran so faszinierend sind. Genau. Denn es ist eine dieser Dinge, die einen einfach so überraschen.
Völlig.
Und man denkt, man hat alles im Griff, und dann öffnet man die Form und denkt: Oh, was ist denn hier passiert?
Genau. Man denkt sich dann: Moment mal, das ist es nicht. Das habe ich nicht entworfen.
Und man denkt sich: „Ich dachte, ich hätte das richtige Material oder die richtigen Prozessparameter.“ Dabei ist Schrumpfung ein so vielschichtiges Problem, dass es viele verschiedene Ursachen haben kann.
Absolut. Und es ist so eine Sache, wo schon Bruchteile eines Millimeters alles durcheinanderbringen können.
Absolut. Oh ja. Ich meine, wir sprechen hier von winzigen Maßen, und es ist erstaunlich, wie sehr diese winzigen Maße das Endprodukt beeinflussen können.
Ich wette, Sie haben da so einige Geschichten auf Lager. Schließlich sind Sie schon so lange in der Branche. Was sind denn die schlimmsten Fälle von Produktschrumpfung, die Sie je erlebt haben?
Oh je. Ja. Ich meine, da gibt es so viele. Aber eine, die mir sofort einfällt, ist die, dass ich für eine Firma gearbeitet habe, die diese aufwendigen Handyhüllen hergestellt hat.
Oh, wow.
Genau. Und sie verwendeten ABS-Kunststoff, was ja ein ziemlich gängiger Kunststoff ist. Aber sie hatten große Probleme mit dem Schrumpfen, und zwar mit etwa 2 %.
Oh, das ist eine ganze Menge.
Das klingt nicht nach viel, aber….
Ja. 2 % auf etwas Winziges.
Für etwas so Kleines ist das enorm.
Ja. Dadurch geraten alle Toleranzen durcheinander, und.
Das bedeutete, dass ihre Ausschussquote extrem hoch war. Fast die Hälfte ihrer Teile.
Oof. Und was haben sie getan?
Sie mussten also wirklich ganz von vorne anfangen und begannen, sich diese drei Kernelemente genauer anzusehen. Wir sprachen über das Material, die Werkzeugkonstruktion und die Prozessparameter, und ihnen wurde klar, dass sie jeden dieser Bereiche optimieren mussten.
Okay.
Um die Schrumpfung in den Griff zu bekommen.
Ja. Dann lasst uns das mal genauer ansehen.
Ja.
Also, zunächst zu den Materialeigenschaften. Genau. Mir ist klar, dass sich verschiedene Kunststoffe unterschiedlich verhalten, aber wie groß ist der Einfluss wirklich? Wie stark beeinflusst das Material selbst das gesamte Schrumpfungsproblem?
Nun ja, es ist komplexer, als man vielleicht denkt, denn im Fall dieser Handyhüllen... Genau. Sie sind schließlich von ABS auf Polycarbonat umgestiegen.
Okay.
Das hat eine deutlich geringere Schrumpfungsrate. Polycarbonat liegt üblicherweise bei etwa 0,5 bis 0,7 %. Dadurch wird die Schrumpfung quasi halbiert.
Wow.
Und ihre Ausschussquote sank drastisch.
Allein schon durch den Materialwechsel.
Allein schon durch den Materialwechsel.
Wow. Okay. Also ja, ich denke, diese Datenblätter, die wir von den Lieferanten bekommen, sind Gold wert.
Die sind echt super. Ja, die sind eine wahre Fundgrube an Informationen. Denn in diesen Datenblättern steht alles über die lineare Schrumpfungsrate und die Volumenschrumpfungsrate.
Das ist also wie unsere Kristallkugel.
Ja. Und dann heißt es: Okay, so wird sich dieses Material in der Form verhalten.
Ja. Aber Materialien sind tückisch, nicht wahr?
Sicher.
Welche versteckten Fallstricke gibt es, vor denen wir uns hüten müssen?
Oh ja, da gibt es definitiv einige versteckte Fallstricke. Und einer davon ist tatsächlich, dass selbst diese Handyhüllen jetzt aus Polycarbonat bestehen, richtig?
Ja.
Das Modell weist eine geringere Schrumpfungsrate auf, aber es traten dennoch leichte Verformungen auf.
Ja, ich auch.
Und es hat sich herausgestellt, dass Polycarbonat zwar insgesamt weniger schrumpft, aber sehr empfindlich auf Wärmeausdehnung reagiert.
Okay.
Wenn es also zu schnell abkühlt, verzieht es sich.
Also, es ist so ähnlich. Was ist ein gutes Beispiel? Zum Beispiel wie beim Backen. Wenn man einen Kuchen zu früh aus dem Ofen nimmt.
Genau.
Es wird in der Mitte einsinken.
Und genau das passierte mit diesen Handyhüllen, da bin ich mir sicher. Ja. Es geht also nicht nur um die allgemeine Schrumpfungsrate. Es geht darum zu verstehen, wie sich das Material verhält.
Man denkt also: „Oh, es schrumpft weniger. Alles gut.“ Aber dann merkt man: „Oh, Moment mal, da ist noch etwas anderes.“.
Rechts?
Okay, und wie sieht es mit der Feuchtigkeit aus? Wie steht es mit der Feuchtigkeitsaufnahme? Denn ich weiß, dass das auch ein wichtiger Punkt sein kann.
Oh ja. Feuchtigkeitsaufnahme kann da echt Probleme bereiten. Manche Polymere sind wie Schwämme. Sie saugen die Feuchtigkeit aus der Luft auf und quellen dabei auf. Und wenn sie dann austrocknen….
Ja.
Sie schrumpfen. Das ist also doppelter Schaden.
Und wie geht man damit um? Wie bekämpft man das?
Eine Möglichkeit wäre, die Materialien vorzutrocknen.
Okay.
Bevor du sie formst. Damit du sicherstellst, dass sie eine einheitliche Konsistenz haben.
So erleben Sie keine Überraschungen.
Rechts.
Okay. Wir haben also Material, aber ich nehme an, selbst wenn man das perfekte Material hat.
Ja.
Wenn Ihr Schimmelbefall ein Chaos ist.
Oh ja.
Das wird alles für die Katz sein.
Absolut. Das ist, als hätte man die besten Zutaten, aber einen defekten Ofen. Stimmt.
Ja.
Du wirst kein gutes Set bekommen.
Ja.
Daher ist die Konstruktion der Form absolut entscheidend.
Okay, dann legen wir mal los. Was sind einige der Aspekte der Formenkonstruktion, die die Schrumpfung stark beeinflussen können?
Einer der Hauptgründe ist die ungleichmäßige Wandstärke.
Okay.
Wenn Sie also dicke Abschnitte direkt neben dünnen Abschnitten haben.
Ja.
Sie werden unterschiedlich schnell abkühlen und schrumpfen.
Okay.
Und das kann zu allerlei Verformungen und Verzerrungen führen.
Das ist, als würde man versuchen, zwei verschiedene Stoffarten zusammenzunähen, die unterschiedlich einlaufen.
Genau.
Du wirst alle möglichen Falten und Fältchen bekommen.
Ja. Am Ende hat man ein richtiges Chaos.
Ja. Es geht also nicht nur ums Aussehen. Ich meine, es geht auch um die Stärke.
Richtig. Das beeinträchtigt definitiv die Festigkeit des Bauteils.
Okay, verstanden.
Weil bei ungleichmäßiger Schrumpfung innere Spannungen entstehen.
Okay. Wie lässt sich das dann vermeiden?
Nun, während der Entwurfsphase ist es sehr wichtig, die Geometrie des Bauteils sorgfältig zu analysieren.
Du denkst also von Anfang an darüber nach.
Von Anfang an.
Okay.
Und versuchen Sie, eine möglichst gleichmäßige Wandstärke zu erzielen. Falls sich Abweichungen in der Wandstärke nicht vermeiden lassen, ...
Ja.
Versuchen Sie zumindest, diese Übergänge schrittweise zu gestalten.
Okay.
So gibt es keine abrupten Veränderungen.
Es ist also wie der Bau einer Brücke, richtig?
Genau.
Sie müssen die Last verteilen.
Sie müssen den Stress verteilen.
Okay. Und was ist mit … Ich weiß, wir haben vorhin schon kurz über Kühlung gesprochen. Welche Rolle spielt die Kühlung dabei?
Die Kühlung ist enorm wichtig, denn wenn die Form nicht gleichmäßig abkühlt, ….
Rechts.
Die Schrumpfungsraten werden in verschiedenen Bereichen unterschiedlich sein.
Rechts.
Und auch das kann zu Verformungen und Verzerrungen führen.
Das ist wieder so wie mit dem Kuchenbeispiel. Man kühlt ihn ungleichmäßig ab, und eine Seite sinkt ein.
Genau.
Okay, wie entwirft man ein Kühlsystem, das tatsächlich gleichmäßig arbeitet?
Es gibt viele verschiedene Strategien, die Sie anwenden können. Es gibt verschiedene Arten von Kühlkanälen. Sie können beispielsweise Leitblechkanäle verwenden, die Turbulenzen erzeugen und so den Wärmeaustausch verbessern.
Oh, interessant.
Sie können konforme Kanäle verwenden, die den Konturen des Bauteils folgen.
Oh, wow. Das ist ja schon ziemlich hochtechnologisch. Und genau hier kommt die Simulationssoftware ins Spiel.
Oh ja, absolut.
Weil ich mir all diese Kanäle vorstelle und versuche herauszufinden, wie.
Ja, das stimmt. Es wird sehr komplex. Ja. Und genau da ist Simulationssoftware unglaublich wertvoll.
Du rätst und probierst also nicht einfach irgendetwas aus.
Genau.
Okay, wir haben also das Material, wir haben die Werkzeugkonstruktion, aber wir haben noch nicht über die Prozessparameter gesprochen. Die Prozessparameter, von denen ich weiß, dass sie ebenfalls enorm wichtig sind.
Das ist eine große Sache. Ich meine, stell dir das mal so vor.
Okay.
Man hat das Material, man hat die Form, aber die Prozessparameter? Ja, die sind wie der Dirigent des Orchesters.
Ja.
Sie sind es, die den Ablauf des gesamten Prozesses diktieren.
Okay, also das sind Dinge wie die Einspritztemperatur.
Einspritztemperatur.
Einspritzdruck.
Einspritzdruck. Haltezeit, Abkühlzeit.
Okay.
All diese Faktoren spielen eine Rolle.
Okay, aber wisst ihr was? Ich glaube, das müssen wir uns für Teil zwei aufheben.
Ja, lasst uns das teilweise genauer betrachten.
Zweitens, denn das ist ein ganz anderes Thema.
Oh ja. Da gibt es so viel zu besprechen.
Aber ich freue mich darauf, damit anzufangen.
Ich auch. Okay, also Prozessparameter.
Ja, Prozessparameter. Kommen wir nun ins Detail.
Okay, also fangen wir mit der Einspritztemperatur an.
Okay, also die Einspritztemperatur, nehme ich an.
Ja.
Genau wie bei allem anderen, worüber wir gesprochen haben. Ja. Es gibt da so einen optimalen Punkt.
Absolut.
Zu heiß.
Zu heiß ist schlecht. Zu kalt. Zu kalt. Schlecht.
Das ist wie bei Goldlöckchen.
Ja, das stimmt. Es geht darum, die richtige Balance zu finden.
Ja.
Denn wenn es zu heiß ist, kann das Material tatsächlich Schaden nehmen. Es kann an Festigkeit verlieren und spröde werden. Aber wenn es zu kalt ist….
Ja.
Möglicherweise füllen Sie die Form nicht vollständig.
Genau. Wie ein kurzer Schuss.
Genau. Man sieht diese kurzen Einstellungen. Und für diejenigen, die noch nie eine kurze Einstellung gesehen haben.
Ja. Vielleicht sollten wir das erklären.
Das ist irgendwie schwer vorstellbar.
Ja.
Stellen Sie sich also vor, Sie gießen Teig in eine Kuchenform und haben nicht genug Teig.
Oh, das ist aber ein trauriger Kuchen.
Man hat dann quasi nur noch einen halben Kuchen. Tja, so ähnlich ist das eben bei einem Short Shot. Da wird die Plastikform nicht komplett gefüllt.
Die Form, sodass man am Ende sozusagen ein Teilstück erhält.
Ja, teilweise.
Okay, also die Temperatur spielt eine riesige Rolle.
Die Temperatur ist enorm.
Aber dann kommt noch der Einspritzdruck hinzu.
Einspritzdruck. Ja, dabei geht es darum, den geschmolzenen Kunststoff in jede noch so kleine Ritze zu pressen.
Okay. So vermeiden wir also den Kurzschuss.
Das hilft uns, den zu kurzen Schuss zu vermeiden. Aber wenn er zu hoch ist.
Ja.
Dann kann es passieren, dass die Form überfüllt wird, was zu Verformungen führen oder die Form selbst sogar beschädigen kann.
Ach so, das ist wie mit einem Reifen. Wenn man zu viel Luft reinpumpt, platzt er.
Genau. Es ist wie die Suche nach dem perfekten Reifendruck.
Okay.
Und der richtige Druck kann variieren.
Ja.
Abhängig vom Material.
Rechts.
Die Formkonstruktion, sogar die Temperatur.
Ja. Wir schauen uns das alles mal an.
Ja, alles hängt miteinander zusammen.
Okay. Und wie sieht es mit der Haltezeit aus? Davon höre ich nämlich nicht so oft.
Das Halten der Zeit ist also so, als würde man ihr einen kleinen zusätzlichen Anstoß geben.
Okay.
Es ist die Phase nach dem Befüllen der Form, in der wir diesen Druck noch etwas länger aufrechterhalten.
Okay. Man füllt es also auf und dann denkt man sich: Moment mal, lass uns einfach mal...
Ja. Nur um sicherzugehen, dass sich alles richtig einfügt. Und die perfekte Form annimmt.
Es ist also so, als würde man den Kuchenteig eine Minute ruhen lassen.
Genau. Lass die Luftblasen entweichen.
Rechts.
Nun zum Thema längere Haltezeit. Eine längere Haltezeit kann zwar dazu beitragen, den Schrumpfungsgrad zu reduzieren, da mehr Material in die Form gepresst werden kann, sie verlängert aber auch die Zykluszeit.
Okay. Sie verlangsamen also die Produktion.
Ja. Wieder ein Balanceakt.
Okay. Wir müssen also den optimalen Punkt finden.
Es geht immer um den optimalen Punkt.
Wie sieht es mit der Abkühlzeit aus?
Die Kühlung ist entscheidend. Wenn es zu schnell abkühlt, können Spannungen im Inneren des Bauteils eingeschlossen werden, und es kann sich später verziehen.
Oh, es ist also so, als wäre es noch nicht ganz gar, aber wir holen es trotzdem schon raus.
Genau. Aber wenn man es zu langsam abkühlt, verschwendet man nur Zeit.
Genau. Es geht also wieder einmal um die richtige Balance.
Ja. Effizienz versus Qualität.
Okay.
Und genau hier kommen die ausgeklügelten Kühlkanäle, von denen wir gesprochen haben, ins Spiel, denn sie helfen uns, diesen Kühlprozess sehr präzise zu steuern.
Wir pusten also nicht einfach nur einen Ventilator an und hoffen auf das Beste.
Genau. Das ist, als hätte man eine Hightech-Klimaanlage für seinen Schimmelpilz.
Okay. Sie haben Simulationssoftware nun schon häufig erwähnt.
Ja.
Und ich habe den Eindruck, dass dies so etwas wie die Geheimwaffe ist.
Es ist ein sehr leistungsstarkes Werkzeug.
Ja. Wenn es um Schrumpfung geht.
Oh, absolut. Denn es ermöglicht uns, den gesamten Spritzgießprozess zu simulieren.
Okay.
Praktisch.
Praktisch. Also noch bevor wir überhaupt anfangen.
Schon bevor es mit irgendeinem Kunststoff in Berührung kommt, können wir es sehen. Wir können sehen, was passieren wird.
Okay. Wie funktioniert das? Wie simuliert man so etwas?
Wir geben alle Informationen über das Material, die Formgeometrie und die Prozessparameter ein, und die Software verwendet diese komplexen Algorithmen zur Vorhersage.
Es ist also, als würde man alle Zahlen durchrechnen.
Ja, es berechnet alle Zahlen und sagt uns, wie das Material fließen wird, wie es abkühlen wird und wie es schrumpfen wird.
Es ist also so: Wenn man dieses Material mit dieser Formkonstruktion und diesen Einstellungen verwendet, passiert Folgendes.
Genau. Und dann können wir noch ein paar Kleinigkeiten anpassen.
Okay.
Wir können die Wandstärke verändern. Wir können den Kühlkanal anpassen.
Probier es einfach aus.
Ja, probier es doch einfach mal virtuell aus.
Verschwendung all dieser Materie.
Ohne Material zu verschwenden.
Okay, das ist ja enorm. Gibt es denn verschiedene Arten von Simulationssoftware, oder ist die im Grunde alles gleich?
Es gibt definitiv unterschiedliche Komplexitäts- und Funktionsgrade. Einige Softwarepakete sind für die grundlegende Werkzeugfüllanalyse konzipiert.
Okay.
Andere sind wesentlich ausgefeilter. Man kann Spannungsanalysen und thermische Simulationen durchführen.
Man muss also das richtige Werkzeug für die jeweilige Aufgabe auswählen.
Genau.
Ich schätze, da braucht es eine gewisse Einarbeitungszeit.
Oh ja. Das ist wie das Erlernen einer neuen Sprache.
Ja.
Aber es ist die Investition wert.
Okay. Wir haben hier also über viele wirklich technische Dinge gesprochen.
Ja.
Aber ich möchte einen Schritt zurücktreten für unseren Hörer, der vielleicht gerade erst seine ersten Schritte in der Welt des Spritzgießens unternimmt.
Ja.
Warum ist das alles so wichtig? Warum sollten wir uns so sehr mit dem Schrumpfen von Plastik beschäftigen?
Das ist eine ausgezeichnete Frage. Denn letztendlich geht es darum, Produkte zu entwickeln, die funktionieren und die Qualitätsstandards erfüllen.
Es geht also nicht nur ums Aussehen.
Es geht nicht nur ums Aussehen.
Es geht um Funktionalität.
Ja. Weil ein Teil zu stark schrumpft.
Ja.
Es passt möglicherweise nicht richtig. Es könnte schwächer sein.
Rechts.
Und es funktioniert möglicherweise nicht so, wie es sollte.
So kann sich diese winzige Schrumpfung zu einem Schneeballeffekt ausweiten.
Absolut.
In dieses riesige Problem hinein.
Ja. Das kann zu Produktrückrufen führen.
Ja.
Schädigung Ihres Rufs.
Okay, also wir sprechen über Folgendes:.
Wir sprechen über das große Ganze.
Hier geht es sozusagen um den Erfolg des Produkts.
Absolut. Es geht um Kundenzufriedenheit.
Okay, wie machen wir das? Gib mir den Spickzettel. Welche praktischen Tipps können unsere Zuhörer nutzen, um den Zeitverlust in ihrer eigenen Arbeit zu minimieren?
Okay. Nummer eins.
Okay.
Materialauswahl. Wählen Sie nicht einfach irgendeinen Kunststoff.
Okay.
Schauen Sie sich die Datenblätter an. Verstehen Sie die Schrumpfungsraten.
Recherchieren Sie also selbst.
Recherchieren Sie selbst.
Achten Sie darauf, dass Sie das richtige Material für die jeweilige Aufgabe auswählen.
Es ist wie die Auswahl des richtigen Holzes für ein Projekt.
Genau. Aus Balsaholz baut man keinen Tisch.
Rechts. Okay.
Zweite Formkonstruktion. Achten Sie auf die Wandstärke.
Okay.
Sorgen Sie für sanfte Übergänge. Gute Kühlung.
Okay.
Und scheuen Sie sich nicht vor Simulationssoftware.
Simulationssoftware ist unser Freund.
Es ist unser Freund. Es kann Ihnen wirklich helfen, diesen Prozess zu optimieren.
Es geht also darum, in Wissen und Werkzeuge zu investieren, um wirklich etwas zu erreichen.
Übernehmen Sie die Kontrolle, übernehmen Sie die Kontrolle über Ihren Prozess.
Ich finde diese Idee toll, wir haben ja schon über Spritzguss gesprochen.
Rechts.
Aber was wäre, wenn wir diese Ideen aufgreifen?.
Ja.
Und sie auf andere Dinge anwenden?
Oh, das gefällt mir. Es geht um übertragbares Wissen.
Ja.
Rechts.
Ich möchte unsere Zuhörer also zum Nachdenken anregen.
Okay.
Wie könnten Sie das, worüber wir heute gesprochen haben, über Materialeigenschaften aufgreifen?.
Ja.
Wärmeausdehnung, Prozesssteuerung und deren Anwendung auf etwas wie 3D-Druck?
Oh, interessant. Oder vielleicht sogar etwas wie Backen.
Das ist eine großartige Herausforderung, weil sie einen dazu zwingt, unkonventionell zu denken.
Okay. Wir denken also unkonventionell und nehmen ….
Dieses Wissen und dessen Anwendung auf neue Weise.
Okay. Nun, damit wäre dieser ausführliche Einblick in die Welt des Schrumpfens wohl beendet.
Es hat sehr viel Spaß gemacht.
Es hat sehr viel Spaß gemacht.
Wir haben also schon viel behandelt.
Ich weiß, oder? Es ist verrückt, wie viel es über Schrumpfung zu wissen gibt.
Ja. Das ist ein sehr komplexes Thema, aber es ist so wichtig. Absolut.
Und ich denke, wir haben unseren Zuhörern viel Stoff zum Nachdenken gegeben.
Ja. Hoffentlich haben sie die Grundlagen jetzt gut verstanden.
Genau. Die Wissenschaft dahinter, die Faktoren, die...
Es kommt darauf an, welche Werkzeuge sie einsetzen können. Aber es ist eine Sache, es zu wissen, nicht wahr?
Oh ja. Das musst du wirklich tun.
Du musst es in die Praxis umsetzen.
Also macht euch auf den Weg und erschafft erstaunliche Dinge.
Ganz genau. Fertige diese perfekten Teile an.
Und scheuen Sie sich nicht, zu experimentieren.
Ja. So lernt man.
Genau.
Probiere neue Dinge aus und schau, was funktioniert.
Und vergessen Sie nicht die Simulationssoftware.
Oh ja, das ist dein Freund.
Es kann Ihnen bei der Fehlersuche wirklich helfen.
Absolut.
Okay, damit wäre dieser ausführliche Einblick in das Thema Schrumpfung abgeschlossen.
Es hat Spaß gemacht.
Es hat Spaß gemacht.
Es ist immer wieder ein Vergnügen, über Kunststoffe zu sprechen.
An unsere Hörerinnen und Hörer da draußen.
Ja.
Lernen Sie weiter. Experimentieren Sie weiter.
Formen.
Und bis zum nächsten Mal.
Bis dann.
Viel Spaß beim Formen!
