E-Book, Deutsch, 519 Seiten
ISBN: 978-3-446-44948-0
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: Wasserzeichen (»Systemvoraussetzungen)
Das Thermoformen gilt in der Kunststoffverarbeitung als der Bereich mit dem größten Wachstum, das gilt sowohl für technische Formteile als auch für Verpackungen. In der Verpackungstechnik ist das Thermoformen meist konkurrenzlos.
Konkurrenzlos: bereits in dritter Auflage
Der Erfolg der ersten und zweiten Auflage sowie die umfangreichen technologischen Veränderungen in der Thermoformung und neue Anwendungen führten nun auch zu einer in wesentlichen Teilen überarbeiteten und erweiterten dritten Auflage. Völlig neu sind die Kapitel: „Thermoformwerkzeuge“, „Dekoration im Thermoformen“ und „Energieverbrauch des Thermoformens“.
Neben den Thermoplasten werden alle Verfahrensschritte beim Thermoformen, die wesentlichen Maschinentypen und Grundlagen für den Bau von Formen und Werkzeugen umfassend geschildert und mit Praxisbeispielen erläutert.
Ein Praxisbuch für Einsteiger und Profis
Das vorliegende Buch basiert auf einem didaktisch bewährten Lehrgangsprogramm. Entstanden ist so eine zusammenfassende Darstellung der Thermoformgrundlagen und -verfahren, die Studierenden wie auch bereits in der Praxis stehenden Ingenieuren und Technikern eine Einführung in das Fachgebiet gibt und das Grundwissen zur vertieften Behandlung von Einzelfragen vermittelt.
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1;Vorwort zur 3. Auflage;7
1.1;Vorwort zur 2. Auflage;7
1.2;Vorwort zur 1. Auflage;7
2;Inhalt;9
3;1 Einführung;19
4;2 Grundlagen und Begriffe im Thermoformen;23
4.1;2.1 Verfahrensablauf;23
4.2;2.2 Positiv- und Negativformung;24
4.3;2.3 Vakuum- und Druckluftformung;26
4.3.1;2.3.1 Unterschiede zwischen Vakuum- und Druckluftformung;26
4.3.2;2.3.2 Einsatz für Druckluftformung;27
4.4;2.4 Umformdruck, Ausformdruck, und Ausformschärfe;28
4.5;2.5 Vorblasen, Vorsaugen, Druckausgleich, Belüften;30
4.6;2.6 Schreckmarken und Markierungen;31
4.6.1;2.6.1 Schreckmarken an positiv geformten Teilen;31
4.6.2;2.6.2 Schreckmarken an negativ geformten Teilen;35
4.6.3;2.6.3 Ursachen für Schreckmarken;37
4.6.4;2.6.4 Möglichkeiten für die Reduzierung der Schreckmarken;37
4.6.5;2.6.5 Folgen der Schreckmarkenbildung;38
4.6.6;2.6.6 Nutzen der typischen Wanddickenverteilung in Schreckmarken bei Verschlüssen von Klappverpackungen;39
4.6.7;2.6.7 Schlussfolgerung mit Bezug auf Schreckmarken;40
4.6.8;2.6.8 Markierungen;40
4.7;2.7 Faltenbildung beim Thermoformen;41
4.7.1;2.7.1 Ablauf der Faltenbildung bei Positivformung;42
4.7.2;2.7.2 Faltenbildung bei Negativformung;45
4.7.3;2.7.3 Faltenbildung auf Oberflächen;46
4.8;2.8 Der Werkzeugsatz;46
4.9;2.9 Formfläche, Einzugsfläche, Spannrand;47
4.10;2.10 Niederhalter, Hochhalter;48
4.11;2.11 Umform- und Verstreckungsverhältnis;50
4.12;2.12 Entformschrägen;51
4.13;2.13 Entlüftungsquerschnitte;52
4.14;2.14 Wanddickenberechnung;52
5;3 Thermoplastische Halbzeuge;55
5.1;3.1 Aufbau und Struktur der Thermoplaste;55
5.2;3.2 Aufnahme von Feuchtigkeit im Halbzeug;56
5.3;3.3 Verhalten beim Aufheizen;58
5.4;3.4 Ausdehnung und Durchhang;59
5.5;3.5 Umformtemperaturbereiche;61
5.6;3.6 Reibverhalten beim Thermoformen;62
5.7;3.7 Ausformschärfe;64
5.8;3.8 Verarbeitungsschwindung beim Thermoformen;65
5.9;3.9 Der freie Schrumpf von Halbzeugen;71
5.10;3.10 Einfluss der Spannungen im extrudierten Halbzeug;75
5.11;3.11 Statische Aufladung;79
5.12;3.12 Das viskoelastische Verhalten der Thermoplaste beim Thermoformen;80
5.13;3.13 Verhalten beim Kühlen;81
5.14;3.14 Toleranzen von Halbzeugen;82
5.15;3.15 Herstellungsverfahren für thermoplastische Halbzeuge;83
5.16;3.16 Tabelle für den Thermoformer;86
5.17;3.17 Thermoplaste für das Thermoformen;91
5.17.1;3.17.1 Polystyrol (PS);91
5.17.2;3.17.2 Schlagfestes Polystyrol (PS-HI);92
5.17.3;3.17.3 Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer (SBS);93
5.17.4;3.17.4 Orientiertes Polystyrol (OPS);94
5.17.5;3.17.5 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS);95
5.17.6;3.17.6 Acrylnitril-Styrol-Acrylester-Copolymer (ASA);96
5.17.7;3.17.7 Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN);97
5.17.8;3.17.8 Polyvinylchlorid (PVC-U);98
5.17.9;3.17.9 Polyethylen hoher Dichte (PE-HD);98
5.17.10;3.17.10 Polypropylen (PP): Detaillierte Vorstellung;100
5.17.11;3.17.11 Extrudiertes Polymethylmethacrylat (PMMA ex);115
5.17.12;3.17.12 Gegossenes Polymethylmethacrylat (PMMA g);116
5.17.13;3.17.13 Polykarbonat (PC);118
5.17.14;3.17.14 Polyamid (PA);119
5.17.15;3.17.15 Polyethylenterephthalat, PET?: Detaillierte Vorstellung;120
5.17.16;3.17.16 Polysulfon (PSU);127
5.17.17;3.17.17 EPE und EPP-Schaumfolien;128
5.17.18;3.17.18 Biokunststoffe im Thermoformen;129
5.17.18.1;3.17.18.1 Abbaubare Kunststoffe aus erneuerbaren Rohstoffen;130
5.17.18.2;3.17.18.2 Nicht abbaubare Bio-Kunststoffe;136
5.17.19;3.17.19 Mehrschicht-, Barriere- und Verbundhalbzeuge;137
5.17.20;3.17.20 Sonstige Halbzeuge;146
5.17.21;3.17.21 Markennamen;146
6;4 Heizungstechniken im Thermoformen;147
6.1;4.1 Strahlungsheizungen;147
6.1.1;4.1.1 Prinzip der Wärmeübertragung durch Infrarotstrahlung;147
6.1.2;4.1.2 Durch Strahlung übertragbare Wärmemenge;149
6.1.3;4.1.3 Gleichmäßiges Beheizen mit Strahlungsheizungen;155
6.1.4;4.1.4 Keramik-, Quarzgut- und Hellstrahler im Vergleich;161
6.2;4.2 Reproduzierbarkeit von Heizergebnissen der Strahlungsheizungen;165
6.2.1;4.2.1 Beurteilung der Reproduzierbarkeit;165
6.2.2;4.2.2 Kompensation der nicht beeinflussbaren Außeneinflüsse auf den Heizprozess;169
6.2.3;4.2.3 Leistungsstellung und Temperatruregelung von Heizungen;169
6.3;4.3 Kontaktheizungen;171
6.4;4.4 Konvektionsheizungen;173
6.5;4.5 Mindestheizzeit, effektive Heizzeit und Verweilzeit;173
6.5.1;4.5.1 Einfluss der Heizzeit auf das Thermoformverhalten;173
6.5.2;4.5.2 Positive Auswirkung der Verweilzeit;174
6.5.3;4.5.3 Negative Auswirkung der Verweilzeit;175
7;5 Heizungen in Plattenmaschinen;177
7.1;5.1 Grundlagen der isothermengeregelten Heizung;178
7.1.1;5.1.1 Fachbegriffe;178
7.1.2;5.1.2 Details zur Temperaturregelung von Keramikstrahlern;180
7.1.3;5.1.3 Vorteile von Pilotstrahlern geregelten Heizungen;181
7.2;5.2 Joystickteilung des Heizbildes;182
7.3;5.3 Mehrstellungsschaltung;183
7.4;5.4 Strahlertemperaturregelung mit überlagerter Prozent-Stellung;186
7.5;5.5 IR-Messeinrichtung zur Temperaturmessung oder Steuerung von Heizungen;187
8;6 Heizungen in Rollenautomaten;189
8.1;6.1 Allgemeines;189
8.2;6.2 Pilotstrahlergeregelte Heizungen in Rollenautomaten;190
8.2.1;6.2.1 Heizung mit Temperatur-Längsreihenregelung;190
8.2.2;6.2.2 Heizung mit Temperatur-Gesamtfeldregelung;191
8.2.3;6.2.3 Heizung mit Querreihen-Regelung;192
9;7 Beheizen von mehrfarbigen und vorbedruckten Halbzeugen mit IR-Strahlungsheizungen;193
9.1;7.1 Allgemeines;193
9.2;7.2 Wahl der Infrarot-Strahler;193
10;8 Thermoformverfahren auf Plattenmaschinen;197
10.1;8.1 Positivformung;198
10.1.1;8.1.1 Positivformung mit mechanischem Vorstrecken;198
10.1.2;8.1.2 Positivformung mit Vorblasen;199
10.1.3;8.1.3 Positivformung mit Vorblasen gegen ein Brett;202
10.1.4;8.1.4 Positivformung mit Vorsaugen und Abrollen der Blase auf das Formwerkzeug;203
10.1.5;8.1.5 Positivformung mit Vorsaugen in eine Glocke;204
10.1.6;8.1.6 Einsatz von Eckenblasdüsen bei der Positivformung;205
10.2;8.2 Negativformung;206
10.2.1;8.2.1 Negativformung ohne Vorstreckstempel;206
10.2.2;8.2.2 Negativformung mit Vorstreckstempel;207
10.3;8.3 Positiv-Negativ-Formung;209
10.4;8.4 Zweikammerverfahren (3K-Verfahren);210
10.5;8.5 Twinsheetformung;211
10.5.1;8.5.1 Allgemeine Regeln für die Twinsheetformung auf Serien-Thermoformmaschinen;212
10.5.2;8.5.2 Verfahrensablauf Twinsheetformung, UA-Maschine mit Handbeschickung;213
10.5.3;8.5.3 Maschinenvarianten für die Twinsheetformung;216
10.6;8.6 Klebekaschieren;218
10.6.1;8.6.1 Allgemeines;218
10.6.2;8.6.2 Kaschierverfahren;219
11;9 Thermoformverfahren auf Rollenautomaten, Stanzstation mit Messerschnitt;223
11.1;9.1 Prinzipieller Ablauf in der Formstation;223
11.2;9.2 Maschinenausstattungen mit Auswirkung auf die Formungsverfahren;227
11.3;9.3 Auswahl des richtigen Formungsverfahrens und des Werkzeugaufbaus;228
11.4;9.4 Hinweise für die Beeinflussung der Wanddickenverteilung;229
12;10 Thermoformverfahren auf Rollenautomaten, Form-Stanzwerkzeuge mit Scherschnitt;235
12.1;10.1 Kinematik der Form und Stanzstation;235
12.2;10.2 Die Besonderheiten einer mechanischen Kurvensteuerung;237
12.3;10.3 Ablaufdiagramm einer Formstation mit Form und Stanzwerkzeug mit Negativformung;238
12.3.1;10.3.1 Die Formluftreduzierung;239
12.3.2;10.3.2 Niederhalter-Steuerung;239
12.4;10.4 Ablaufdiagramm einer Formstation mit Form und Stanzwerkzeug mit Scherschnitt für Positivformung;241
13;11 Sonderverfahren in kombinierten Form-Stanzwerkzeugen in Rollenautomaten;243
13.1;11.1 Auskleiden von formstabilen Behältern;243
13.2;11.2 Etikettieren im Formwerkzeug (In-Mould-Labeling IML);245
13.3;11.3 Form-Stanzwerkzeug für randlose Formteile;248
13.4;11.4 Thermoformen von Hohlboden-Bechern;249
13.5;11.5 Thermoformen mit Form und Gegenform;250
14;12 Thermoformen von durchsichtigen Teilen;251
14.1;12.1 Allgemeine Regeln für das Formen von durchsichtigen Teilen;251
14.2;12.2 Besonderheiten beim Formen auf Plattenmaschinen;253
14.3;12.3 Besonderheiten beim Formen auf Rollenautomaten;254
14.4;12.4 Verfahrensbeispiele – Herstellen von durchsichtigen Teilen;258
14.5;12.5 Besondere Herstellverfahren für durchsichtige Teile;263
15;13 Thermoformen von vorbedruckten Halbzeugen;265
15.1;13.1 Allgemeines;265
15.2;13.2 Ermittlung des Zerrdrucks;268
16;14 Kühlen der geformten Teile;273
16.1;14.1 Die Entformtemperatur;273
16.2;14.2 Einflüsse auf die Kühlzeit;274
16.3;14.3 Kühlen mit dem Formwerkzeug;275
16.4;14.4 Kühlen mit Luft;276
16.4.1;14.4.1 Stand der Technik beim Kühlen mit Luft in Plattenmaschinen;277
16.4.2;14.4.2 Reduzierung der Werkzeugtemperatur in Verbindung mit kälterer Kühlluft;279
17;15 Entformen;283
18;16 Stapeln von Teilen;287
18.1;16.1 Allgemeines;287
18.2;16.2 Stapelung von Formteilen mit wechselnden Stapelnoppen;293
19;17 Nachbearbeitung an thermogeformten Teilen;295
19.1;17.1 Trennen, Schneiden;295
19.2;17.2 Entgraten;298
19.3;17.3 Verbinden;298
19.4;17.4 Recycling;300
20;18 Stanzen von thermogeformten Teilen;301
20.1;18.1 Messerschnitt;301
20.2;18.2 Scherschnitt;309
20.3;18.3 Vergleiche von Messer- und Scherschnitt;316
20.4;18.4 Einflussfaktoren auf das Stanzen;319
20.5;18.5 Engelshaarbildung;320
20.5.1;18.5.1 Verringerung der Engelshaarbildung beim Messerschnitt;325
20.5.2;18.5.2 Verringerung der Engelshaarbildung beim Scherschnitt in Form- und Stanzwerkzeug;325
20.6;18.6 Unsaubere Schnitte – Bartbildung;327
20.7;18.7 Stanzkräfte;329
20.8;18.8 Schlussfolgerung;331
20.8.1;18.8.1 Messerschnitt-Stanzwerkzeuge für separate Stanzstation;331
20.8.2;18.8.2 Scherschnitt-Stanzwerkzeuge für separate Stanzstation;332
20.8.3;18.8.3 Form-Stanzwerkzeuge mit Messerschnitt;333
20.8.4;18.8.4 Form-Stanzwerkzeuge mit Scherschnitt;333
20.9;18.9 Verwandte Schneidverfahren;334
21;19 Dekoration im Thermoformen;338
21.1;19.1 Bilder;342
22;20 Deformation von thermogeformten Teilen;351
22.1;20.1 Nachweis der Einflüsse auf die Deformation;351
22.2;20.2 Einfluss von Dickstellen;353
22.3;20.3 Einfluss der Spannungen im Halbzeug;353
22.4;20.4 Deformation von einem etikettierten Formteil;354
22.5;20.5 Deformation des Spannrands eines rechteckigen Formteils;354
22.6;20.6 Deformation bei anisotroper Schwindung;355
22.7;20.7 Schlussfolgerung, Ursachen für Deformation;357
22.8;20.8 Tipps und Hinweise in Bezug auf Deformation;357
23;21 Thermoformwerkzeuge;359
23.1;21.1 Begriffe und Definitionen;359
23.2;21.2 Werkstoffe für das Formsegment;360
23.3;21.3 Hilfe für die Werkstoff- bzw. Variantenwahl für ein Werkzeug;364
23.4;21.4 Positiv- oder Negativ-Formung??;365
23.5;21.5 Auslegung der Formfläche;366
23.6;21.6 Verarbeitungsschwindung: Wer liefert den Wert??;370
23.7;21.7 Bestimmen der Halbzeuggröße;371
23.8;21.8 Der Unterbau;372
23.8.1;21.8.1 Prinzipskizzen für Werkzeugaufbauten;375
23.8.2;21.8.2 Verstellbare Unterbauten für Plattenmaschinen;379
23.8.3;21.8.3 Unterschied zwischen Festformat- und verstellbarem Unterbau;380
23.9;21.9 Gestaltungsdetails für Thermoformwerkzeuge;381
23.9.1;21.9.1 Seitenwandschrägen;381
23.9.2;21.9.2 Oberflächenrauheit;382
23.9.3;21.9.3 Radien;385
23.9.4;21.9.4 Werkzeugentlüftung, Abluftquerschnitte;386
23.9.5;21.9.5 Hohlräume;390
23.9.6;21.9.6 Werkstoffe für Vorstreckstempel;390
23.9.7;21.9.7 Vorstreckstempel-Konturen für Negativformung;392
23.9.8;21.9.8 Vorstreckstempel für Positivwerkzeuge;396
23.10;21.10 Werkzeuge mit Hinterschnitt;397
23.10.1;21.10.1 Entformen von Hinterschnitten ohne Losteile;397
23.10.2;21.10.2 Losteile (Schieber) zum Entformen von Hinterschnitten;397
23.11;21.11 Werkzeuggestaltung für flache Formteile mit geringer Verstreckung;398
23.12;21.12 Werkzeuge für das Formen von durchsichtigen Teilen;399
23.13;21.13 Werkzeuge für Twinsheetformung;401
23.14;21.14 Werkzeuge für Filmscharniere und Schnappverschlüsse;407
23.15;21.15 Form-Stanzwerkzeuge mit Messerschnittschnitt in Rollenautomaten;413
23.16;21.16 Form-Stanzwerkzeuge mit Scherschnitt in Rollenautomaten;416
23.17;21.17 Präventive Instandhaltung von Formwerkzeugen;429
24;22 Temperieren von Thermoformwerkzeugen;433
24.1;22.1 Allgemeines;433
24.1.1;22.1.1 Begriffe beim Temperieren;433
24.1.2;22.1.2 Einflüsse der Werkzeugtemperatur;434
24.1.3;22.1.3 Wann kann die Werkzeugtemperierung entfallen??;434
24.2;22.2 Temperiermedien;435
24.3;22.3 Werkstoffe für temperierbare Thermoformwerkzeuge;436
24.4;22.4 Varianten der Kühlkreisläufe;436
24.4.1;22.4.1 Beispiele für Kreisläufe in Thermoformmaschinen;437
24.5;22.5 Kühlverfahren;439
24.6;22.6 Der Kühlbedarf eines thermogeformten Teils;440
24.6.1;22.6.1 Das Enthalpie-Diagramm;440
24.6.2;22.6.2 Enthalpie-Tabellen;441
24.6.3;22.6.3 Erforderliche Kühlleistung eines Werkzeugs;442
24.7;22.7 Auslegung der Temperierung eines Formwerkzeugs;442
24.7.1;22.7.1 Zu kühlende Materialmenge (Materialdurchsatz);443
24.7.2;22.7.2 Erforderliche Kühlleistung während der Produktion;444
24.7.3;22.7.3 Kühlwasserbedarf für die Werkzeugkühlung;445
24.7.4;22.7.4 Erforderliche Kontaktfläche für das Kühlwasser;445
24.7.5;22.7.5 Gesamtlänge der Kühlkanäle;447
24.7.6;22.7.6 Wassergeschwindigkeit;447
24.7.7;22.7.7 Resultierender Druckabfall im Werkzeug;448
24.7.8;22.7.8 Druckabfall beim Anschließen des Formwerkzeugs in der Maschine;450
24.8;22.8 Druckabfall in der Maschinenverrohrung;452
24.9;22.9 Druckabfall im gesamten Temperierkreislauf;453
24.10;22.10 Prüfung der Förderleistung des angeschlossenen Temperier- oder Kühlgeräts;454
24.11;22.11 Beurteilen des Prüfergebnisses;455
24.12;22.12 Konstruktive Auslegungsmöglichkeiten bei der Wärmeübertragung;456
24.13;22.13 Der Einfluss der Luftkühlung auf die Werkzeugkühlung;456
24.14;22.14 Präventive Instandhaltung;457
25;23 Energieverbrauch des Thermoformens;461
25.1;23.1 Allgemeines;461
25.2;23.2 Spezifischer Energieverbrauch im Thermoformen;462
25.3;23.3 Der Anteil der Energiekosten an den Herstellkosten von Ziehteilen;465
25.4;23.4 Möglichkeiten zur Reduzierung des spezifischen Energieverbrauchs;468
25.4.1;23.4.1 Energie sparen mit elektrischen Antrieben;470
25.4.2;23.4.2 Reduzierung des Energieverbrauchs für die Druckluftformung;472
25.4.3;23.4.3 Reduzierung des zu füllenden Volumens mit Druckluft, die Formluftreduzierung;473
25.4.4;23.4.4 Einfluss des Druckniveaus;474
25.4.5;23.4.5 Reduzierung des Energieverbrauchs beim Heizen;478
25.4.6;23.4.6 Kosten einsparen mit neuen Vakuumpumpen;481
25.4.7;23.4.7 Kurze Kühlzeiten reduzieren Energiekosten;481
25.4.8;23.4.8 Isolieren von Verrohrungen??;483
25.4.9;23.4.9 Einsatz von Freiluftkühlern anstelle von Kältemaschinen mit Kompressor;483
25.4.10;23.4.10 Zeitversetzter Heizungsstart senkt Strompreis;483
25.4.11;23.4.11 Nutzung der Energieabsenkung für längere Stillstandzeiten;484
25.4.12;23.4.12 Nutzung der Maschinengrundeinstellung;484
25.4.13;23.4.13 Regelmäßige Wartung;484
25.4.14;23.4.14 Die dynamische Prozessoptimierung;485
25.4.15;23.4.15 Die Energieverbrauchsanzeige;485
25.4.16;23.4.16 Energieverbrauchsmessungen in der Produktion;485
26;24 Fehler im Thermoformen;487
26.1;24.1 Gestaltungsfehler am Formteil;487
26.2;24.2 Fehler am Halbzeug;492
26.3;24.3 Auswahl der richtigen Thermoformmaschine;494
26.4;24.4 Fehler beim Aufstellen der Thermoformmaschine;495
26.5;24.5 Fehler am Thermoformwerkzeug;495
26.6;24.6 Fehler beim Einfahren von neuen Thermoformwerkzeugen;497
26.7;24.7 Fehler bei Bemusterungen;498
26.8;24.8 Fehler bei der Beheizung mit Infrarotstrahlern;498
26.9;24.9 Leitungsquerschnitte für Luft und Vakuum;499
26.10;24.10 Verhindern von Falten;500
26.11;24.11 Fehlersuche beim Thermoformen;501
27;25 Literaturverzeichnis;513
27.1;25.1 Weiterführende Fachliteratur;513
28;Index;515
- Grundlagen und Begriffe
- Thermoplastische Halbzeuge
- Heizungstechniken im Thermoformen
- Heizungen in Plattenmaschinen
- Heizungen in Rollenautomaten
- Beheizen von mehrfarbigen und vorbedruckten Halbzeugen mit IR-Strahlungsheizungen
- Thermoformverfahren auf Plattenmaschinen
- Thermoformverfahren auf Rollenautomaten, Stanzstation mit Messerschnitt
- Thermoformverfahren auf Rollenautomaten, Form und Stanzwerkzeuge mit Scherschnitt
- Sonderverfahren in kombinierten Form-Stanzwerkzeugen in Rollenautomaten
- Thermoformen von durchsichtigen Teilen
- Thermoformen von vorbedruckten Halbzeugen
- Kühlen der geformten Teile
- Entformen
- Stapeln von Teilen
- Nachbearbeitung an thermogeformten Teilen
- Stanzen von thermogeformten Teilen
- Dekoration im Thermoformen
- Deformation von thermogeformten Teilen
- Thermoformwerkzeuge
- Temperieren von Thermoformwerkzeugen
- Energieverbrauch des Thermoformens
- Fehler im Thermoformen
