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1 Inhalt Einleitung Vorwort Zum Inhalt des Buches Danksagung V V VI IX 1 Temperatur einsatzbereich Phasenübergänge bei Kunststoffen Der Übergang vom festen in den geschmolzenen Zustand Die Volumenänderung beim Phasenübergang von der Schmelze zum festen Zustand Phasenübergänge am starren Körper Die Temperaturabhängigkeit der Materialkennwerte von Kunststoffen Der Vergleich mit anderen Werkstoffgruppen Die thermische Ausdehnung Temperaturabhängiges Spannungs-Dehnungs-Verhalten Der Einsatztemperaturbereich Tatsächlich wirkende Temperaturen Temperaturabhängige Lasteinwirkung Die Notwenigkeit von einsatznahen Funktionsuntersuchungen Der Einfluss der Geometrie auf die Temperaturbeständigkeit Aussagefähigkeit der Rohstoffkennwerte Betrachtete Geometrie Modifikation der Wanddicke Belastungsdauer und Durchwärmung der Produkte Bessere Wärmestandfestigkeit durch Faserverstärkung Werkstoffkombination Einseitige Kühlung am Erzeugnis Zusätzliche Versteifungen gegen die thermisch bedingte Biegung Medienangriff Die Wirkung von Medien auf Kunststoffe Begriffserklärung: Medienangriff Direkter und indirekter Medienangriff Strahlungs- und stofflich-medialer Angriff Chemischer und physikalischer Medienangriff Voraussetzungen für einen Medienangriff

2 XII Inhalt 2.3 Der Schutz vor Medienangriff Die Schädigungsmechanismen Arten der Schädigungsmechanismen Der oxidative Abbau Schädigung durch Hydrolyse Schädigung durch Chemikalien Spannungszustand Die Ursache von Spannungen Krafteinwirkung auf eine Flüssigkeit Krafteinwirkung auf einen Festkörper Viskoses und elastisches Verformungsverhalten von Kunststoffen Spannungen am Bauteil Spannungen und Orientierungen Die Unterscheidung zwischen Spannungen und Orientierungen Orientierungen in Kunststoffprodukten Voraussetzungen für Orientierungen Orientierungen bei faserverstärkten Materialien Molekülorientierungen Eigenspannungen Die Bildung von Orientierungen und Eigenspannungen Unterschiede zwischen Spannungen und Orientierungen Eigenspannungen und Orientierungen beim Spitzgießen Orientierungen und Eigenspannungen am Spritzgussteil Die Ausbildung von Orientierungen Eigenspannungen beim Spritzgießen Ursachen der Eigenspannungen Prozessablauf beim Spritzgießen Die Entformung Auswirkungen einer Schwindungsbehinderung auf Eigenspannungen Eigenspannungen bei Montageprozessen Schadensfreie Verformung Einordnung Differential- und Integralbauweise Unterscheidung der Kategorien Die Differentialbauweise Die Integralbauweise Die Mischbauweise Geeignete Bauweisen für Kunststoffprodukte Das Verformungsverhalten der Werkstoffe Begriffe zum Verformungsverhalten Die Zugfestigkeit Die Steifigkeit eines Materials

3 Inhalt XIII Die Dehnung Die Kritische Dehnung Die zulässige Dehnung Bauteilspezifische Minderung Einflussfaktoren Vorgehensweise Anzahl der Lastwechsel Füll- und Verstärkungsstoffe Starke Materialbelastung bei der Fertigung Mehrachsige Spannungszustände Beanspruchungsgeschwindigkeit Die Wanddicke Berücksichtigung der Kerbwirkung Starre und flexible Konstruktionen Entformbarkeit Beschreibung der Situation Die Entwicklung von Werkzeugen Stückzahlen Die Verwendung von Normalien im Werkzeugbau Teile aus der flachen Trennebene Die Werkzeuganlage Auswerfen Besonderheiten Teile aus Werkzeugen mit Trennungssprung Die Werkzeuganlage Auswerfen Besonderheiten Teile mit Durchbrüchen und Werkzeuge mit Blockierungen Die Werkzeuganlage Auswerfen Besonderheiten Becherförmige Teile Die Werkzeuganlage Auswerfen Besonderheiten Schieber- und Backenwerkzeuge mit zusätzlichen Trennebenen Der Werkzeugaufbau Auswerfen Besonderheiten Ausdreh-Werkzeuge für innere Gewinde Die Werkzeuganlage Auswerfen Besonderheiten

4 XIV Inhalt 5.8 Werkzeuge mit inneren Schiebern und Einfallkernen Das Werkzeugkonzept Auswerfen Besonderheiten Teile mit extremen Hinterschneidungen Verfahrenstechnik und Werkzeugaufbau Auswerfen und Nachbearbeitung Besonderheiten Teile mit Hinterschneidungen, die Zwangsentformung zulassen Der grundsätzliche Werkzeugaufbau Auswerfer Besonderheiten Konstante Wanddicken Wanddicken an einem Erzeugnis Wanddicken und Leichtbau Wanddicke und Verarbeitungsverfahren Grundlagen von technologischen Pro zessen bei der Kunststoffverarbeitung Einordnung Betrachtungsweise Erwärmen der Schmelze Kompression zur Formgebung Abkühlung unter Druckabbau Isobare Abkühlung bei atmosphärischem Druck Probleme, die durch Wanddicken unterschiede verursacht sind Das Kantenproblem bei kastenartigen Strukturen Geometrische Versteifung Ausführungen einer geometrischen Versteifung Erhöhung der Steifigkeit Varianten der geometrischen Versteifung Versteifung mit Rippen Rippenversteifung an belasteten Flächen Anordnung der Rippen Belastungsgerechte Anpassung der Rippen Anbindung der Rippen an die Grundstruktur Werkzeugtechnische Umsetzung von Rippenstrukturen Funktionale Einbindung von Rippen Versteifung mit Schalengeometrie Schalengeometrie als Art des fertigungsgerechten Konstruierens Zur konstruktiven Umsetzung Anwendung des Prinzips Wellblech Kombination der Möglichkeiten zur geometrischen Versteifung

5 Inhalt XV 8 Konstruktive Duktilität Duktilität als Konstruktionsforderung Rasthaken Vorteile von Rasthaken Montagestrategien Varianten der Rastverbindungen Montagebruch an Rasthaken Grundsätzliche Lösungsansätze Technologische Maßnahmen gegen den Montagebruch von Rasthaken Zur Vorgehensweise Eingangsgrößen für den Prozess Betrachtung des Herstellungsprozesses für die Bauteile Betrachtung des Montageprozesses Grundsätzliche konstruktive Möglichkeiten zur Vermeidung des Montagebruchs von Rasthaken Beseitigung der Kerbwirkung Vergrößerung der Biegelänge Veränderungen am Querschnitt des Rasthakens Verminderung der Durchbiegung Zusätzliche, alternative Verformungsmechanismen Alternatives Konstruktionsprinzip für die Rastverbindung Vermeidung einer unbeabsichtigten Demontage von Rastverbindungen Weitere duktile Konstruktionselemente Möglichkeiten zur Verbesserung der Duktilität Überblick Anspritzen einer weichen Komponente Schlitze an becherartigen Formteilen Faltungen an Schalenelementen Zur Modifikationen von Gehäusen Veränderliche Geometrie Begriffsbestimmung Veränderliche Geometrie als Nutzungsmerkmal bei Kunststoffprodukten Mögliche Mechanismen Temperatureinfluss Medienaufnahme und Medienabgabe Freisetzen von Spannungen Verformungsverhalten Veränderliche Geometrie für unterschiedliche Abschnitte des Produktlebenszyklus Motivation Allmähliche Veränderung der Geometrie im Herstellungsprozess und beim Gebrauch Allmähliche anwendungsbedingte Veränderung der Geometrie

6 XVI Inhalt 9.4 Diskontinuierliche, schnelle Veränderung der Geometrie im Herstellungsprozess Begriffserklärung Spannvorrichtungen Vorrichtungen zum nachträglichen Kalibrieren Nachträgliche Bearbeitung eines Bauteils Einspannen des Bauteils für die Montage Demontage von Baugruppen vor dem Einsatz Umbau von Baugruppen nach der ersten Nutzungsphase, um eine weitere Nutzung zu ermöglichen Rückbau von Baugruppen nach der Nutzung Funktionsbedingte veränderliche Geometrie Erprobte Einsatzgebiete Gelenklose Anwendungen, die Duktilität nutzen Lokale Gelenke Faltbare Anwendungen Lokale Flexibilität und Hochelastische Anwendungen Realisierung mit einer weichen Materialkomponente Realisierung mit konstruktiver Duktilität Reversibles Beulen Funktionsintegration Der Begriff Funktionsintegration Die konstruktive Funktionsintegration Das Wesen der konstruktiven Funktionsintegration Das Prinzip Funktionelle Mehrfachnutzung Das Prinzip zusätzliche Geometrie zur Gewährleistung einer weiteren Funktion Vergleich der beiden Prinzipien Beispiele für eine konstruktive Funktionsintegration Die technologische Funktionsintegration Optimierung der technologischen Abläufe Funktionsintegration durch Anpassung technologischer Abläufe Sonderverfahren als Mittel der techno logischen Funktionsintegration Übersicht Die Sondertechnologie Mehrkomponentenspritzgießen Einige Gestaltungsregeln zum Mehrkomponentenspritzgießen Sondertechnologien als Hinterspritzverfahren Checkliste zur Konstruktion von Kunststoffteilen Autor Prof. Torsten Kies Index

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