Dimensionsinstabilität beim Spritzgießen: Ursachen und Lösungen

1. Uneinheitliche Formgebungsbedingungen oder unsachgemäße Bedienung

Beim Spritzgießen müssen Prozessparameter wie Temperatur, Druck und Zeitvorgaben strikt gemäß den Spezifikationen eingehalten werden. Der Spritzgießzyklus muss für jedes Teil gleich bleiben und darf nicht willkürlich verändert werden.

Ist der Einspritzdruck zu niedrig, die Nachdruckzeit zu kurz, die Werkzeugtemperatur zu niedrig oder ungleichmäßig oder die Zylinder- und Düsentemperatur zu hoch und führt dies zu unzureichender Kühlung, kann es zu Dimensionsinstabilität kommen.

Im Allgemeinen können diese Probleme durch höhere Einspritzdrücke und -geschwindigkeiten, eine angemessene Verlängerung der Füll- und Nachfüllzeiten sowie eine Erhöhung der Form- und Materialtemperaturen behoben werden.

2. Unsachgemäße Auswahl von Formmaterialien

Die Schwindungsrate des Materials hat einen großen Einfluss auf die Maßgenauigkeit. Selbst mit präzisen Anlagen und Formen ist es bei Materialien mit hoher Schwindungsrate schwierig, die Genauigkeit zu gewährleisten.

Bei der Auswahl von Kunststoffen ist zu berücksichtigen, wie sich die Schwindung nach dem Spritzgießen auf die Maßgenauigkeit auswirkt. Die Schwindungsabweichung sollte die Toleranz des Bauteils nicht überschreiten.

Verschiedene Harze weisen je nach Kristallinitätsgrad unterschiedliche Schrumpfungsraten auf. Kristalline und teilkristalline Harze zeigen eine höhere und variablere Schrumpfung als amorphe Harze, was zu größeren Dimensionsschwankungen führt.

3. Schimmelfehler

Die Konstruktion und Fertigungspräzision einer Form beeinflussen die Maßgenauigkeit unmittelbar. Fehlt es einer Form an Steifigkeit oder wird sie übermäßigem Druck ausgesetzt, kann es zu Verformungen und damit zu Instabilität kommen.

Zu großes Spiel zwischen Führungsstiften und Buchsen aufgrund von Verschleiß oder Fertigungsfehlern verringert die Maßgenauigkeit. Harte Füllstoffe oder glasfaserverstärkte Werkstoffe können den Formhohlraum beschädigen. Bei Mehrkavitätenformen können Füllungleichmäßigkeiten aufgrund von Kavitätenunterschieden, Fehlausrichtungen von Anguss oder Verteilerkanal oder ungleichmäßiger Materialzufuhr auftreten.

Die Formen sollten ausreichend fest und steif sein, die Bearbeitungsgenauigkeit streng kontrolliert werden und die Kavitätsmaterialien verschleißfest sein. Die Oberflächen sollten idealerweise wärmebehandelt oder gehärtet sein.

Für hochpräzise Teile werden Einkavitätenformen bevorzugt. Mehrkavitätenformen können Hilfsvorrichtungen erfordern, um die Präzision zu gewährleisten, was die Kosten erhöht.

4. Geräteausfälle

Unzureichende Plastifizierungskapazität, instabile Zuführung, schwankende Schneckendrehzahl, defekte Absperrventile, ein Ausfall des hydraulischen Rückschlagventils oder Probleme mit der Temperaturregelung können die Dimensionsstabilität beeinträchtigen. Sind diese Probleme einmal identifiziert, lassen sie sich durch gezielte Maßnahmen beheben.

5. Inkonsistente Testmethoden oder -bedingungen

Unterschiede in Messmethoden, Messzeitpunkt und Temperatur können große Abweichungen der gemessenen Abmessungen verursachen. Die Temperatur hat den größten Einfluss, da sich Kunststoffe etwa zehnmal stärker ausdehnen als Metalle.

Die Bauteilabmessungen sollten nach vollständiger Abkühlung unter kontrollierten Temperaturbedingungen und mit standardisierten Methoden gemessen werden. Typischerweise erfahren die Bauteile innerhalb der ersten 10 Stunden nach dem Entformen erhebliche Maßänderungen, die sich nach 24 Stunden stabilisieren.