Produktentwicklung mit Kunststoffen
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- Martina Seidel
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1 Produktentwicklung mit Kunststoffen von Thomas Brinkmann 1. Auflage Produktentwicklung mit Kunststoffen Brinkmann schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG Hanser München 2007 Verlag C.H. Beck im Internet: ISBN
2 Thomas Brinkmann Produktentwicklung mit Kunststoffen ISBN-10: ISBN-13: Inhaltsverzeichnis Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel
3 1 1 Inhalt 1.1 Inhaltsverzeichnis 1.2 Autorenverzeichnis 1.3 CD-Inhalt 1.4 Vorteilscode Portal für Produktentwicklung: all4products.com 2 Wegweiser 2.1 Generelle Vorgehensweise bei der Produktentwicklung sowie Struktur und Aufbau des Buches 2.2 Vorgehensweise der Produktentwicklung entsprechend der VDI-Richtlinie 2222 und zugeordnete Buchinhalte 3 Produktplanungsphase 3.1 Aufgaben und Mittel der Produktplanungsphase 4 Konzeptphase eines Produkts 4.1 Ziele und Schritte der Konzeptphase 4.2 Das Pflichtenheft 4.3 Die Funktionsstrukturanalyse 4.4 Lösungssuche und Dokumentation im Morphologischen Kasten Lösungssuche Aufbau eines Morphologischen Kastens Identifizierung möglicher Konzepte im Morphologischen Kasten 4.5 Bewerten von Konzepten Ziel der Konzeptbewertung Wahl geeigneter Bewertungskriterien Wahl des Punktesystems und der Gewichtungsfaktoren Ergebnis einer Bewertung 4.6 Zusammenfassende Beurteilung einer Konzeptphase 4.7 Kreativmethoden in der Konzeptphase Einsatz von Kreativmethoden Brainstorming Offenes Brainstorming Anonymes Brainstorming Brainwriting Methode Metaplan-Technik (Kärtchentechnik) Collective Notebook Brainwriting Pool Brainwriting für Einzelpersonen Sonderformen des Brainstormings Didaktisches Brainstorming
4 2 1 Inhalt Imaginäres Brainstorming Solo-Brainstorming Diskussion SIL-Methode Mind Mapping Clustering Galeriemethode TRIZ-Methode 5 Konstruktionsprinzipien 5.1 Integralbauweise 5.2 Differenzialbauweise 5.3 Bewertung der Integral- und Differenzialbauweise vor dem Hintergrund der Kunststofftechnologie 5.4 Baustruktur 6 Werkstoffauswahl 6.1 Einführung in die Werkstoffauswahl 6.2 Systematische Vorgehensweise 6.3 Hilfsmittel bei der Werkstoffauswahl Datenbanken Datenbank Campus/MCBase Recherche Praxisnahe Laborversuche 7 Produktgestaltung 7.1 Grundlegende Gestaltungsregeln für spritzgegossene Formteile Einführung in die Gestaltungsregeln Regel 1: Wanddicke so dünn wie möglich auslegen Regel 2: Gleiche Wanddicken vorsehen Regel 3: Masseanhäufungen vermeiden Regel 4: Ecken und Kanten mit Radien versehen Regel 5: Rippen spritzgießgerecht gestalten Regel 6: Ebene Flächen vermeiden Regel 7: Ausreichende Konizitäten vorsehen Regel 8: Hinterschneidungen vermeiden Regel 9: Keine genauere Bearbeitung als nötig Regel 10: Das Potenzial der freien Formgebung ausschöpfen Regel 11: Position des Angusses bei der Formgestaltung beachten Regel 12: Kunststoff-Metall-Verbunde spannungsausgleichend gestalten Regel 13: Löcher und Auskernungen kunststoffgerecht gestalten Regel 14: Gewinde kunststoffgerecht gestalten Regel 15: Formteile verfahrensgerecht optimieren
5 1 Inhalt Gestalten von Mehrkomponenten-Spritzgussbauteilen Motivation Überblick über die Verfahrenstechniken Verbundspritzgießen Montagespritzgießen Spritzgießen beweglicher Teile In Mould Assembly Biinjektion und Gegentaktspritzgießen Marmorieren Sandwichspritzgießen/Coinjektionsverfahren Monosandwichverfahren Werkzeugtechniken für Verbundspritzguss Core-Back-Technik Transfertechnik Drehwerkzeuge Einsatzbeispiele der Werkzeugtechniken Materialauswahl beim Mehrkomponenten-Spritzguss Gestaltungsregeln für Mehrkomponenten-Spritzgussbauteile 7.3 Gestalten mit Fluidinjektionsverfahren Gasinjektionstechnik Grundlagen Verfahrensvarianten der Gasinjektionstechnik Gestaltungsregeln für Gasinjektionsbauteile Vor- und Nachteile der Gasinjektionstechnologie Werkstoffe für die Gasinjektionstechnik Anwendungen der Gasinjektionstechnik Wasserinjektionstechnik Grundlagen Verfahrensvarianten der Wasserinjektionstechnik Gestaltungsregeln für Wasserinjektionsbauteile Bewertung der WIT gegenüber der GIT Materialien Anwendungen der Wasserinjektionstechnik Verfahrenskombinationen Kombination von Wasserinjektionstechnik und Sandwichspritzguss (2K-WIT-Verfahren) Kombination von Wasserinjektionstechnik und Gasinjektionstechnik 8 Toleranzen von Kunststoffprodukten 8.1 Allgemeines zu Toleranzen Einführung in die Toleranzproblematik von Kunststoffprodukten Toleranzursachen von Kunststoff-Formteilen 8.2 Toleranz- und Passungslehre Begriffsdefinitionen Wichtige Toleranznormen für alle Werkstoffe, auch Kunststoffe
6 4 1 Inhalt Das werkstoffunabhängige ISO-Toleranzsystem Allgemeintoleranzen für Metallbauteile Toleranznormen für Kunststoffprodukte DIN zur Tolerierung von Spritzgieß-, Spritzpräge-, Spritzpress- und Pressprodukte 8.3 Konstruktions- und herstellungsbedingte Toleranzen bei Kunststoffprodukten Einflussfaktor Werkstoff Einflussfaktor Konstruktion Einflussfaktor Werkzeug Einflussfaktor Herstellprozess 8.4 Anwendungsbedingte Toleranzen Einflussfaktor Temperatur Einflussfaktor Umgebungsmedium Einflussfaktor Nachschwindung 9 Dimensionieren von Produkten und Funktionselementen 9.1 Kennwerte für die Dimensionierung 9.2 Dimensionierungsstrategien Dimensionierungsziele und Besonderheiten bei Kunststoffanwendungen Dimensionierung gegen eine zulässige Spannung Dimensionierungsrelevanter Festigkeitswert K Sicherheitsfaktoren Abminderungsfaktoren Dimensionierung gegen eine zulässige Dehnung 9.3 Konventionelle Dimensionierung 9.4 Strukturmechanische Dimensionierung von Kunststoffbauteilen mittels Finite-Elemente-Berechnungen (FEM) Allgemeine Einführung in die FEM Einleitung Was ist FEM? Wurzeln der FEM Konkrete Ergebnisse einer strukturmechanischen Berechnung mittels FEM Theoretische Grundlagen der FEM Grundlagen zur Vorgehensweise Systematisches Grundprinzip einer FEM Relevante Informationen zur Auswertung und allgemeine Vorgehensweise bei der Erzeugung von FEM-Modellen Grundlagen aus der Mechanik Übertragung der mechanischen Grundlagen auf die Größen in der FEM-Berechnung Reflexion der Aufgabenstellung Einlesen der CAD-Daten Vernetzung
7 1 Inhalt Rand- und Symmetriebedingungen Definition des Lastfalles Materialmodelle Anisotropie Qualitätskontrolle Auslegungskriterien Berechungsbeispiel Getränkekasten Reflektion des Modellaufbaus Reflektion der Lastfälle Berechnungsergebnisse Optimierungsmöglichkeiten 9.5 Crash-Analysen 9.6 Schnappverbindungen Einleitung Ausführungsarten Biegeschnapparmverbindungen Torsionsschnappverbindungen Ringschnapp- und Kugelgelenkverbindungen Ringartige Schnappverbindungen Alternative Möglichkeiten Klipse Grundlagen des Werkstoffverhaltens für Schnappverbindungen Berechnungsgrundlagen für Schnappverbindungen Schnapphaken Torsionsschnapphaken Ringschnappverbindung Kugelgelenkverbindung Dimensionierung von Schnappverbindungen mittels Software SNAPS (BASF AG) FEMSnap (Bayer Plastics) FitCalc (Ticona) Berechnungsergebnisse im Vergleich 10 Fertigungssimulation zur Absicherung der Produktentwicklung 10.1 Einführung und Übersicht zur Fertigungssimulation 10.2 Simulation des Standard-Spritzgießprozesses Erzielbare Ergebnisse Technische Fragestellungen Wirtschaftliche Fragestellungen Vorbereitungen einer Spritzgusssimulation Aufbereitung der CAD-Daten Materialinformationen Prozessinformationen Modellerstellung Formteilgeometrie
8 6 1 Inhalt Werkzeuggeometrie Durchführung einer Simulation Füllphase Nachdruckphase Verzugsanalyse 11 Kostenkalkulation 11.1 Kalkulation der Herstellkosten spritzgegossener Formteile Einführung in die Kostenkalkulation Zusammensetzung der Herstellkosten Kalkulation mittels einer Excel-Datei Allgemeines zur Excel-Datei Tabellenblatt 1: Allgemeine Angaben Tabellenblatt 2: Maschinenstundensatz Tabellenblatt 3: Artikelkosten 12 Prototypen 12.1 Einführung 12.2 Rapid-Prototyping-Verfahren Allgemeines Stereolithografie (SLA) Verfahren Materialien Einsatzbereiche Selektives Laser-Sintern (SLS) Verfahren Materialien Einsatzbereiche Fused Deposition Modeling (FDM) Verfahren Materialien Einsatzbereiche Dimensional Printing (3DP) Verfahren Materialien Einsatzbereiche
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3 2007 LANGFASSUNG Thema 1 Herausgeber Impetus Plastics Engineering GmbH Mostardstr. 22 52062 Aachen Telefon +49 241 93 83 1-0 Telefax +49 241 93 83 1-25 Info@impetus-engineering.de www.impetus-engineering.de
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