Einspritzdruck

**Erste Füllphase (Fill - First Stage)** ist die Zyklusphase, in der die Schnecke unter Geschwindigkeitsregelung vorrückt und die Kavität auf etwa 95 – 99 % des Volumens füllt. Sie endet am Umschaltpunkt, wenn auf Druckregelung gewechselt wird. ## Schlüsselmerkmale - **Regelung**: Geschwindigkeit (mm/s oder cm³/s), nicht Druck - **Ziel**: schnelles, reproduzierbares dynamisches Füllen - **Dauer**: 0,3 – 5 s typisch - **Gefülltes Volumen**: 95 – 99 % der Kavität ## Warum vom Nachdruck getrennt Die erste Phase priorisiert Geschwindigkeit für eine gleichmäßige Fließfront; die zweite (Nachdruck) priorisiert konstanten Druck zur Schwindungskompensation. Beides in einer Single-Stage zu mischen, senkt Qualität und erhöht Streuung. ## Mehrstufenprofil Moderne Maschinen erlauben 5 – 10 Geschwindigkeitsstufen über den Schneckenweg: 1. Langsam am Gate-Eintritt (gegen Jetting) 2. Schnell in weiten Kavitäten 3. Langsam an kritischen Entlüftungsstellen 4. Langsam am Ende für sanften Übergang ## Typische Parameter - Geschwindigkeit: 30 – 200 mm/s je nach Teil und Harz - Realdruck (nicht Sollwert): kann sättigen bei restriktiver Geometrie - Zeit: 0,5 – 3 s bei technischen Teilen - Restvolumen: 5 – 10 % Polster als Reserve für die Nachdruckphase ## Anzeichen für eine gute erste Phase - Gleichmäßige Fließfront (sichtbar in Short-Shot-Studien) - Reproduzierbare Füllzeit (±2 % von Schuss zu Schuss) - Reproduzierbare Druckspitze - Stabiles Endpolster ## Häufige Fehler - Geschwindigkeit zu hoch: Jetting, Splay, Brennspuren - Geschwindigkeit zu niedrig: kalte Teile, sichtbare Bindenähte, Kurzschuss - Spätes Umschalten: Grat, Überpackung - Frühes Umschalten: Einfallstellen, Untermaße

**Nachdruck (Hold / Packing Pressure)** ist der Druck, der nach dem Umschaltpunkt während der Nachdruckphase auf das Material in der Kavität wirkt. Seine Aufgabe ist es, die **volumetrische Schwindung** beim Abkühlen und Erstarren des Teils auszugleichen. ## Warum nötig Beim Abkühlen sinkt das Volumen des Kunststoffs. Ohne Nachdruck entstehen Einfallstellen, innere Lunker und untertolerierte Maße. Der Nachdruck drückt zusätzliches Material nach, um dieses "Volumendefizit" zu füllen, bis der Anspritzpunkt einfriert. ## Typische Werte - **40 – 80 % des Einspritzdruckspitze** als Ausgangspunkt - Standardharze (PE, PP): 300 – 700 bar (plastisch) - Technische Harze (ABS, PC, PA): 500 – 1000 bar - Mehrstufig: absteigender Druck in 2 – 4 Stufen, während der Anspritzpunkt einfriert - Zeit: meist bis zum **Anspritzpunkt-Einfrieren** (über Gate-Seal-Study bestimmt) ## Einstellung — Gate-Seal-Study 1. Teile mit steigenden Nachdruckzeiten formen (0,5, 1, 2, 4, 6, 8 s …) 2. Jedes Teil wägen 3. Das Gewicht steigt, bis es plateaut, wenn der Anspritzpunkt einfriert 4. Die optimale Nachdruckzeit ist die erste, bei der das Gewicht nicht mehr wächst ## Häufige Probleme Zu niedriger Nachdruck: Einfallstellen, Lunker, Untermaße. Zu hoher Nachdruck: Grat, Überpackung, Eigenspannungen, schwere Entformung. Zu lange Nachdruckzeit (nach Anspritzpunkt-Einfrieren): vergeudet nur Zykluszeit, ohne das Teil zu beeinflussen.

**Einspritzgeschwindigkeit (Injection Speed)** ist die lineare Geschwindigkeit, mit der die Schnecke beim Füllen vorrückt, programmiert in mm/s (oder Volumenstrom cm³/s). Sie ist **einer der Parameter, die die Füllqualität bestimmen**, neben Temperatur und Nachdruck. ## Warum wichtig Die Geschwindigkeit bestimmt: - **Füllzeit**: 0,3 – 3 s bei technischen Teilen - **Scherung** im Material (schneller → mehr Scherung → niedrigere effektive Viskosität) - **Sichtbare Marken**: Jetting (zu hohe Geschwindigkeit am Punktanguss), Fließmarken (zu langsam oder unterbrochen) - **Molekulare Orientierung** und Eigenspannung ## Mehrstufenprofil Moderne Maschinen erlauben 5 – 10 Geschwindigkeitsstufen über den Schneckenweg: 1. Langsam am Gate-Eintritt (gegen Jetting) 2. Schnell in weiten Kavitäten 3. Langsam an kritischen Entlüftungsstellen (gegen Lufteinschluss) 4. Langsam am Fließwegende für sanften Übergang zum Nachdruck ## Typische Werte - Standardharze, Standardwand: 50 – 150 mm/s - Technische Teile mit Detail: 30 – 80 mm/s - Sehr dünne Wände (<0,8 mm): 200 – 500 mm/s (hochdynamische Servo-Maschinen) - Scherempfindliche Harze (PVC, PMMA): moderate Geschwindigkeit ## Optimierung Moldflow- / Moldex3D-Analyse zur Profil-Definition, iterative Abstimmung mit Short-Shot-Studien, und Massetemperatur-Überwachung am Füllende (Anstieg <5 – 10 °C aus Über-Scherung). ## Häufige Probleme Jetting bei hoher Geschwindigkeit an Punktangüssen, Fließmarken bei zu niedriger Geschwindigkeit, Brennspuren durch eingeschlossene Luft am Ende und Delamination, wenn die Fließfront teilweise abkühlt.

**Einspritzzeit (Injection Time / Fill Time)** ist die Zeit, die die Schnecke benötigt, um von der Ausgangsposition bis zum Umschaltpunkt zu fahren und damit die dynamische Füllphase auszuführen. Sie ergibt sich aus dem programmierten Geschwindigkeitsprofil und dem Schussvolumen. ## Typische Werte - Kleine Teile (<10 g): 0,3 – 0,8 s - Mittlere Teile (10 – 100 g): 0,8 – 2,5 s - Große Teile (>100 g) oder dünne Wände: 2 – 5 s - Dicke technische Teile: 3 – 8 s ## Warum wichtig Eine reproduzierbare Einspritzzeit ist ein **Stabilitätssignal**. Schwankungen weisen auf: - Verschlissene Rückstromsperre (schlechte Dichtung, Rückfluss) - Viskositätsänderung des Harzes (Feuchte, Temperatur) - Variable Engstelle an Gates (Degradation, Verunreinigung) - Reale Geschwindigkeit erreicht die Soll nicht (Drucksättigung) ## Programmierte vs. tatsächliche Zeit Die programmierte Zeit ist Soll laut Profil; die tatsächliche kann größer sein, wenn der Druck sättigt (Geschwindigkeit sinkt). Echtzeit-Überwachung ist im Scientific Molding zentral. ## Optimierung - Konstante Volumenstrom-Füllung erfordert Geschwindigkeitsanpassung pro Stufe - So schnell wie möglich einspritzen ohne Defekte (Jetting, Splay, Brennspuren) - Kurze Zeiten verkürzen den Zyklus, erzeugen aber mehr Scherung und Orientierung ## Variations-Diagnose Histogramm der Einspritzzeit über 100 Schüsse aufnehmen. Abweichung >5 % deutet auf Probleme: - Steigender Trend: Rückstromsperre verschleißt - Zufällige Sprünge: Feuchteschwankung im Harz - Plötzlicher Anstieg: teilweise Blockade an einem Anspritzpunkt

**Schnecke (Screw)** ist das schraubenförmige Bauteil im Zylinder der Einspritzeinheit. Sie rotiert um ihre Achse, um Granulat einzuziehen, zu plastifizieren (zu schmelzen) und zu dosieren; beim Einspritzen wirkt sie als Kolben und drückt die Schmelze ins Werkzeug. ## Schneckenaufbau Drei Funktionszonen über die Länge: 1. **Einzugszone (Feed)**: tief, nimmt Granulat aus dem Trichter. 50 – 60 % der Länge 2. **Kompressionszone**: Tiefe nimmt ab, verdichtet und beginnt zu schmelzen. 20 – 30 % 3. **Meteringzone (Dosierung)**: minimale konstante Tiefe, homogenisiert und dosiert. 20 % ## Geometrische Parameter - **Durchmesser (D)**: 18 – 200 mm bei kommerziellen Maschinen - **L/D-Verhältnis**: 18:1 bis 24:1 Standard; bis 30:1 für hohe Mischung - **Kompressionsverhältnis**: 2,0:1 bis 3,5:1 je nach Harz - **Werkstoff**: nitrierter Stahl (Standard), Bimetall (PVC, Flammschutz), Wolframkarbid-Beschichtung (Glasfaser) ## Spezialschnecken - **Barriere-Schnecke**: teilt den Kanal in zwei für besseres Schmelzen - **Mischschnecke**: mit zusätzlichen Mischelementen - **Für PVC**: niedriges Kompressionsverhältnis, keine Heißzone - **Für faserverstärkte Materialien**: wenig Scherung, um Fasern nicht zu brechen ## Wartung - Sichtprüfung alle 6 Monate - Durchmesser- und Spielmessung mit Dreipunkt-Mikrometer - Typischer Austausch: 1 – 3 Mio. Zyklen je nach Harzabrasivität - Verschleißindikatoren: Schussgewichtsschwankung, instabiles Polster, ungleichmäßige Farbe ## Häufige Probleme Stegverschleiß durch abrasive Harze, Korrosion durch PVC ohne passende Beschichtung, Granulatbrücken im Einzug durch Feuchte oder unregelmäßige Korngröße, und verschlissene Rückstromsperre, die beim Einspritzen Material zurückfließen lässt.