Du kannst Dir zwar unter einem Kunststoff etwas vorstellen, aber die Verarbeitungsverfahren sind für dich noch einziger Fachbegriffsdschungel? Mit diesem Beitrag ändern wir das!
Inhaltsübersicht
Vom Granulat zum Bauteil
Schritt für Schritt durchlaufen wir jetzt die verschiedenen Verarbeitungsverfahren. Nachdem ein Kunststoff hergestellt wurde, liegt er oftmals in Form von kleinen Kügelchen vor, die man Granulat nennt. Dieses Granulat lässt sich durch Fördern, Dosieren und Mischen aufbereiten. Eines der wichtigsten Verfahren zur anschließenden Verarbeitung ist die Extrusion. Ein Extruder baut Druck auf den eingefüllten Kunststoff mittels rotierender Schnecken auf, um am Ende der Anlage ein sogenanntes Extrudat zu erzeugen. Dieses ist in seiner Form gegenüber dem Ausgangsstoff verändert. Am Ende des Extruders kommt ein Granulat beispielsweise als gepresste Stange aus der Düse heraus und kann direkt von einem anschließenden Werkzeug, wie einer Säge, in Stücke geschnitten werden.
Die verwendeten Schnecken, sind ganz entscheidend für die Eigenschaften des Extruders. Je nachdem wie sie gestaltet sind, können sie durchmischen, fördern oder sogar Entgasungen bewirken. Die Bewegung, die sie durch ihre Gestalt in das Material bringen, ist also nicht immer die gleiche. Möchte man hingegen einen thermoplastischen Kunststoff verarbeiten, kann zusätzlich noch eine Heizung eingebaut werden, um ihn aufzuschmelzen. Je nach Bauart, lassen sich verschiedene Produktgruppen wie Voll- oder Hohlkammerprofile, Rohre, Platten uns sogar Folien produzieren!
Das Spritzgießen
Als nächstes widmen wir uns dem Spritzgießen. Dies ist ein Verfahren, das dich in einem Rutsch vom Ausgangsstoff zum Fertigbauteil bringt. Durch die volle Automation ist in der Regel auch kein Nachbearbeiten mehr notwendig. Siehst Du Dir den Aufbau einer Spritzgussmaschine an, erkennst Du rechts den Extruder wieder. Im Prinzip läuft das Ganze so ab: Der Ausgangsstoff wird über den Trichter in den Extruder gegeben und über die Schnecke hinweg kontrolliert aufgeschmolzen. Die Werkzeugform, die aus zwei Teilen besteht, wird zu Beginn geschlossen. Beide Werkzeughälften bilden jetzt einen Hohlraum, in den das Extrudat eingespritzt wird. Damit sich im Bauteil beim Abkühlen keine Unregelmäßigkeiten bilden, wird währenddessen ein sogenannter Nachdruck ausgeübt. Dieses Phänomen kennst Du bestimmt vom Kuchen backen: Manchmal zieht sich der Kuchen beim Abkühlen so sehr zusammen, dass kleine Randstücke an der Form kleben bleiben. In der Fertigungstechnik heißt das Schwindung. Und die gilt es auszugleichen, um die Bauteilqualität konstant zu halten.
Nach vorsichtigem Abnehmen des Drucks wird das Werkzeug geöffnet und das fertige Formteil ausgeworfen. Diese Grundtechnik lässt sich variieren. So kann man beispielsweise auch Strukturen spritzgießen, deren Kernmaterial anders als ihr Außenmaterial ist. Für solch ein Sandwich erfolgt das Spritzgießen in drei Schritten: zunächst wird das Außenmaterial injiziert, dann das Kernmaterial und zum Schluss noch einmal das Außenmaterial.
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Das Blasformen
Möchte man ein Bauteil erzeugen, das innen hohl ist, so schließt sich ein Verfahrensschritt an den Extruder an, den man als Blasformen bezeichnet.Ein gutes Beispiel dafür ist ein flaschenähnliches Behältnis aus Kunststoff. Der erste Schritt heißt Urformen: dabei entspringt der Extruderdüse ein Vorformling. Bevor dieser in der richtigen Länge abgetrennt wird, wird er vom Blasformwerkzeug umgeben. Jetzt erfolgt der zweite Schritt: Das Umformen und Erreichen der endgültigen Bauteilform. Mit Hilfe eines sogenannten Blasdorns, wird der Vorformling im Hohlraum des Werkzeugs mit Luft aufgeblasen und nach dem Abkühlen ausgeworfen. Eine Abwandlung dieses Vorgehens bildet das Streckblasen: hier hat der Vorformling noch nicht die Länge des fertigen Bauteils und wird durch das Einführen eines Dorns gleichzeitig verstreckt und in Form geblasen.
So, jetzt sind wir im Kampf durch den Fertigungstechnik-Dschungel schon ein ganzes Stück weitergekommen und können uns im nachfolgenden Beitrag zur nächsten Liane schwingen. Bis gleich!
Kunststofftechnik Verfahren I — häufigste Fragen
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Kunststofftechnik Verfahren I — häufigste Fragen
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Was ist Kunststoffverarbeitung?Kunststoffverarbeitung ist die Gesamtheit der Verfahren, mit denen Kunststoff meist aus Granulat in eine gewünschte Form gebracht wird. Dazu wird das Material typischerweise gefördert und dosiert, im Extruder oder in der Maschine aufgeschmolzen, unter Druck geformt und anschließend abgekühlt, bis ein stabiles Bauteil entsteht.
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Wie werden Kunststoffteile hergestellt?Kunststoffteile werden hergestellt, indem man Kunststoffgranulat in eine Maschine einfüllt, das Material aufschmilzt und es danach in die gewünschte Form bringt. Das passiert je nach Teil zum Beispiel durch Extrusion (kontinuierliche Profile), Spritzgießen (Formteile aus einer Werkzeugform) oder Blasformen (hohle Behälter), danach folgt Abkühlen und Entformen oder Ablängen.
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Was bedeutet Spritzguss?Spritzguss bedeutet, dass ein aufgeschmolzener Kunststoff in eine geschlossene Werkzeugform eingespritzt wird, sodass direkt ein fertiges Formteil entsteht. Zuerst plastifiziert eine Schnecke das Material, dann füllt die Schmelze den Formhohlraum, beim Abkühlen wird Druck nachgeführt, und anschließend wird das Teil ausgeworfen.
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Welche Nachteile hat das Spritzgießen?Nachteile beim Spritzgießen sind vor allem hohe Kosten und Entwicklungszeit für das Formwerkzeug, weshalb sich das Verfahren meist erst bei größeren Stückzahlen lohnt. Außerdem können Schwindung und Verzug beim Abkühlen die Maßhaltigkeit beeinflussen, und Bauteilgeometrie sowie Wanddicken sind durch Entformbarkeit und Formfüllung begrenzt.
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Kunststoffverarbeitung verstehen
Kunststoffverarbeitung gehört zur Fertigungstechnik und prägt viele Produkte aus dem Alltag. Du ordnest typische Verfahren ein und verbindest sie mit der passenden Maschine und dem Ergebnis am Bauteil. So erkennst du, warum sich Verfahren für Profile, Platten oder Hohlkörper unterscheiden und welche Schritte dafür entscheidend sind. Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.