24.06.2011

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Fachbuch: Große Bandbreite an Themen - "Plastic Part Design for Injection Molding"

Gegenüber der früher bei der Entwicklung spritzgegossener Teile üblichen Vorgehensweise zeitlich und personell streng getrennter Arbeitsschritte ist heute eher ein integraler Ansatz gefragt, der Spezialisten aller Disziplinen frühzeitig zusammenbringt. Gleichzeitig weichen die Grenzen zwischen Arbeitsgebieten wie der Teileentwicklung, der Simulation und dem Werkzeugbau immer weiter auf, sodass ein breiteres Wissen über den Tellerrand des eigenen Fachgebiets hinaus verlangt wird.

Das vorliegende Buch "Plastic Part Design for Injection Molding" trägt dieser Tatsache Rechnung, indem es versucht, die Eigenarten und Möglichkeiten thermoplastischer Kunststoffe aus möglichst vielen Blickwinkeln zu betrachten. Auch wenn zum Beispiel ein Designer, zumindest in großen Betrieben, tiefergehende rheologische oder mechanische Simulationen nicht selbst durchführen wird, sollte er trotzdem wissen, dass hier ein Werkzeug mit bestimmten Möglichkeiten und Grenzen existiert, mit dem sich Fragestellungen aus seinem Arbeitsgebiet lösen lassen.

Nach einem einführenden Kapitel über die Einteilung und generellen Eigenschaften der Kunststoffe versucht daher bereits das zweite Kapitel, den Horizont des als Zielgruppe im Klappentext und Vorwort ausgewiesenen Designers zu erweitern. So geht es in diesem hauptsächlich darum, welche Auswirkungen die Gestaltung des Teils auf dieses selbst (Bindenähte, Lufteinschlüsse,Einfallstellen, Schwindung und Verzug), auf das Werkzeug (Anschnittlage, Angusssystem, Entformbarkeit, Temperierung) sowie die spätere Herstellung (Füllbarkeit, Maßtoleranzen) haben kann. Anhand vieler, immer wieder auch mit hilfreichem Zahlenmaterial hinterlegter Beispiele wird so z.B. aufgezeigt, welcher Festigkeitsverlust besonders bei gefüllten Werkstoffen durch Bindenähte entsteht und wie sich diese durch die Wahl der Anschnittlage, die Einbringung von Überlaufkavitäten, aber auch durch Sonderverfahren wie dem Multi-Live Feed Injection Molding vermeiden oder zumindest abschwächen lassen.

Da die Ausprägung solcher Schwachstellen auch vom eingesetzten Kunststofftyp abhängt, widmet sich das nächste Großkapitel intensiv den rheologischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften der Kunststoffe, sowohl bei kurz- als auch langfristiger Belastung. Dabei wird insbesondere auch die Frage beantwortet, welche Informationsquellen zur Beschaffung der notwendigen Kennwerte existieren und wie man diese zur Auswahl eines geeigneten Kunststofftyps verwendet.

Sobald grundlegendes Design und Werkstoff fest stehen, stellt sich als nächstes die Frage nach der mechanischen Dimensionierung des Bauteils, mit der sich das nächste Kapitel beschäftigt. Da nicht jedem Entwickler umfangreiche FEM-Methoden zur Verfügung stehen, geht das Buch an dieser Stelle besonders auf die Möglichkeiten ein, durch Vereinfachung und Reduktion auf berechenbare Grundelemente wie Balken und Platten auch komplexere Fragestellung, wie zum Beispiel die Auswirkung von Rippen auf die Bauteilsteifigkeit, analytisch abzuschätzen.

Da auch die umfangreichste Simulation durch praktische Versuche verifiziert werden muss, widmet der Autor das nächste Kapitel der Erstellung von Musterteilen über verschiedene Rapid-Prototyping- Methoden. Soweit diese bezüglich des Werkstoffs den Serienteilen nahe kommen, können diese bereits ersten realen Belastungstests ausgesetzt werden. Sobald spritzgegossene Teile zu Baugruppen weiterverarbeitet werden, ist die Kenntnis über geeignete Fügeverfahren und deren konstruktive Voraussetzungen am Teil unverzichtbar. Neben lösbaren Verbindungen wie Schnapphaken oder Verschraubungen behandelt das Buch im Folgekapitel daher auch Press-, Schweiß- und Klebeverbindungen.

Das Buch endet schließlich mit einem in der zweiten Ausgabe neu hinzugekommenen Kapitel über die Berücksichtigung des Recyclings und der Nachhaltigkeit beim Designprozess. Zur Verdeutlichung allgemeiner Designrichtlinien, wie der Beschränkung auf wenige Kunststoffe, dem Einsatz leicht trennbarer Verbindungselemente etc., werden an dieser Stelle auch mehrere konkrete Fallbeispiele geschildert. Weiterhin werden Möglichkeiten zur Angussminimierung und Wiederverwertung von Produktionsabfällen aufgezeigt.

Insgesamt behandelt das Buch eine so große Bandbreite an Themenkomplexen mit vielen Beispielen und Zahlenwerten, dass es nicht nur den direkt angesprochenen Designern, sondern allen weiteren an der Wertschöpfungskette Beteiligten, wie etwa Werkzeugbauern, FEM-Ingenieuren oder Qualitätssicherungsfachleuten als Lektüre zur Erweitung des eigenen Horizonts empfohlen werden kann.

Manfred Popp

(aus Kunststoffe 6/2011)

Leseproben, Inhaltsverzeichnis unter: www.hanser.de/ 978-3-446-40468-7

Plastic Part Design for Injection Molding
Robert A. Malloy
2. Auflage
Carl Hanser Verlag
München 2010
554 Seiten
89,90 EUR (D)
ISBN 978-3-446-40468-7