Der nachfolgende Laborbericht wurde im Rahmen der Laborveranstaltung FTE03, die vom 26.09 bis 29.09.2016 in der Hochschule Pforzheim stattfand, angefertigt. Im Labor wurden die zur Verfügung gestellten Spritzgießmaschine, Extrusionsanlage und Thermoformmaschine vorgestellt. Die Studierenden wurden in zwei Gruppen aufgeteilt, die jeweils einen theoretischen Teil des Labors bearbeitet sowie die praktischen Versuche durchgeführt haben. Ziel dieser Arbeit ist es, die Versuchsdurchführungen der Gruppe 2 darzustellen und die daraus entstandenen Ergebnisse aufzuzeigen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Spritgießen
2.1 Theoretische Grundlagen
2.2 Versuchsaufbau
2.3 Versuchsdurchführung
2.3.1 Füllreihe und Ermittlung der optimalen Dosiermenge
2.3.2 Ermittlung der optimalen Nachdruckdauer
2.3.3 Analyse der Merkmale spritzgegossener Bauteile
3. Extrudieren
3.1 Theoretische Grundlagen
3.2 Versuchsaufbau
3.3 Versuchsdurchführung
3.3.1 Durchsatz des Extruders
3.3.2 Abzugsgeschwindigkeit
3.3.3 Analyse von extrudierten Beispielteilen
3.3.4 Berechnung der Abzugsgeschwindigkeit
4. Thermoformen von Kunststoffen
4.1 Theoretische Grundlagen
4.2 Versuchsaufbau
4.3 Versuchsdurchführung
4.3.1 Thermoformen mit Variation der Heizdauer
4.3.2 Messung des Verformungsgrades
4.3.3 Analyse thermogeformter und spritgegossener Bauteile
4.3.4 Berechnung der Dicke des Halbzeugs
5. Programmieren nach DIN 66025
5.1 Theoretische Grundlagen
5.2 Versuchsaufbau
5.3 Versuchsdurchführung
5.3.1 NC-Programm in G90 (Absolutbemassung)
5.3.2 NC-Programm in G40/G41/G42 (Werkzeugbahnkorrektur)
5.3.3 Fräsen nach NC-Programmen
6. Rüsten und Programmieren eines NC-Bearbeitungszentrums
6.1 Analyse einer gegebenen Spannvorrichtung
6.2 Vermessen von Werkzeugen und Erstellen eines Arbeitsplans
6.3 Aufbau einer Spannvorrichtung aus modularen Komponenten
6.4 NC-Programm für das Musterteil
7. Schlusswort
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Arbeit ist die Darstellung und Auswertung der praktischen Versuchsdurchführungen der Gruppe 2 im Rahmen der Laborveranstaltung FTE03, wobei die Funktionsweise und Prozessparameter moderner Kunststoffverarbeitungs- und Fertigungsmaschinen analysiert werden.
- Grundlagen des Spritzgießens und Optimierung von Prozessparametern
- Verfahrenstechnik des Extrudierens und Ermittlung von Durchsatzraten
- Prozessanalyse beim Thermoformen von Kunststoffen
- CNC-Programmierung nach DIN 66025 und Werkzeugbahnkorrektur
- Rüstvorgänge und Aufbau modularer Spannvorrichtungen für NC-Bearbeitungszentren
Auszug aus dem Buch
2.3.3 Analyse der Merkmale spritzgegossener Bauteile
Im Labor lag eine Reihe von spritzgegossenen Bauteilen vor, die anhand der vorgegebenen Fragestellungen analysiert wurden.
I. Beispiel Gehäusebestandteile einer Heckenschere
Der Anschnitt befindet sich am Griff und es handelt sich um einen Tunnelanguss. Er hat die Auswirkung, dass der Schmelzweg in Form eines Rings aussieht, womit dann die heiße Schmelze sich beim Spritzgießen relativ gut bewegen kann. Eine Veränderung der Lage des Anschnitts auf der gegenüberliegenden Seite hat dann die Auswirkung, dass die Schmelze einen langen Schmelzweg hat und schon am Griff erstarrt auftritt und sich somit nicht richtig mischen lässt. Dadurch entsteht eine Bindenaht, die dann die Festigkeit des Bauteils schwächt. Die Auswerferseite befindet sich in der Innenseite des Bauteils, da hier die Auswerferabdrücke zu sehen sind. Die Düsenseite ist die Außenseite des Bauteils, da die gewölbten Teile immer auf der Düsenseite angehängt werden. Das Bauteil weist einige Funktionselemente auf: Die Luftungsgitter, die Schraubenführung, die Kabelzuführung, sowie die Motorlagerung und –halterung. Die Rippen wurden im Bauteil so angeordnet, um die Fließrichtung der Schmelze zu unterstützen sowie die Stabilität gegen Torsionsbelastung zu gewährleisten. Für das Gehäuse wurde das Werkstoff PA6-GF30 angewandt, weil es von den äußeren Kräften nicht so beansprucht wird wie z.B. der Griff aus dem Werkstoff PA6-GB20-GF30, der im Betrieb auf den Druck und den Zug belastet wird.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Vorstellung des Rahmens der Laborveranstaltung FTE03 und der Zielsetzung der Dokumentation der Versuche der Gruppe 2.
2. Spritgießen: Erläuterung der theoretischen Grundlagen und praktische Ermittlung optimaler Parameter wie Dosiermenge und Nachdruckdauer für Spritzgussteile.
3. Extrudieren: Beschreibung des kontinuierlichen Verfahrens, Analyse von Extrusionsanlagen und Berechnung von Durchsatz und Abzugsgeschwindigkeit.
4. Thermoformen von Kunststoffen: Untersuchung der Umformung thermoplastischer Kunststoffe, Variation von Heizzeiten und Bestimmung von Verformungsgraden.
5. Programmieren nach DIN 66025: Einführung in die CNC-Programmierung und praktische Simulation von Fräsbearbeitungen.
6. Rüsten und Programmieren eines NC-Bearbeitungszentrums: Analyse von Spannvorrichtungen, Vermessung von Werkzeugen und Erstellung von Arbeitsplänen zur wirtschaftlichen Werkstückfertigung.
7. Schlusswort: Zusammenfassende Einschätzung der durchgeführten Laborübungen und der gewonnenen Erkenntnisse.
Schlüsselwörter
Spritzgießen, Extrudieren, Thermoformen, CNC-Programmierung, DIN 66025, Spannvorrichtung, Kunststoffverarbeitung, Prozessparameter, Fertigungstechnik, Werkzeugbahnkorrektur, Geometrie, Laborbericht, Polystyrol, Fertigungszeichnung, Maschinenbau
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Der Bericht dokumentiert die im Labor durchgeführten Versuche zur Fertigungstechnik, bei denen verschiedene Kunststoffverarbeitungs- und Fräsverfahren untersucht wurden.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Felder umfassen Spritzgießen, Extrusion, Thermoformen von Kunststoffen sowie das Rüsten und Programmieren von NC-Bearbeitungszentren.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist die Darstellung der Versuchsdurchführungen der Gruppe 2 sowie die Aufzeichnung und Analyse der daraus resultierenden Ergebnisse.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zur Anwendung?
Es werden empirische Versuche an Maschinen (Spritzgießmaschine, Extruder, Thermoformmaschine) sowie rechnergestützte Simulations- und Programmiermethoden angewendet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil befasst sich detailliert mit der Durchführung der Versuche, der Bestimmung von Prozessparametern, Fehleranalysen an Bauteilen und der Erstellung von NC-Programmen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Spritzgießen, Extrudieren, CNC-Programmierung, Kunststoffverarbeitung, Spannvorrichtung und Maßhaltigkeit.
Warum ist bei der Extrusion eine präzise Einstellung der Abzugsgeschwindigkeit notwendig?
Die Geschwindigkeit muss exakt auf die Sollwanddicke abgestimmt werden, um ein qualitativ hochwertiges Profil zu gewährleisten und den stationären Betrieb der Anlage sicherzustellen.
Welchen Zweck erfüllt die Werkzeugbahnkorrektur in der CNC-Programmierung?
Die Werkzeugbahnkorrektur (G41/G42) ermöglicht es, die Geometrie eines Bauteils unabhängig vom tatsächlichen Werkzeugradius exakt nach der Fertigungszeichnung zu fräsen.
Wie wurde die optimale Nachdruckdauer beim Spritzgießen ermittelt?
Die Ermittlung erfolgte durch die schrittweise Erhöhung der Dauer und das Wiegen der gefertigten Teile, bis sich das Gewicht nicht mehr signifikant änderte (erreichen des Siegelpunktes).
Worauf basiert der Aufbau der Spannvorrichtung für das Pleuel?
Der Aufbau nutzt modulare Komponenten, wobei die Positionierung des Pleuels auf geometrischen Abhängigkeiten basiert, um eine präzise Nachbearbeitung der Zylinderbohrungen zu ermöglichen.
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- Waldemar Trumpf (Author), 2016, Laborbericht der Fertigungstechnik. Spritgießen, Extrudieren und Programmieren, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/351900
