Schließkraft / Tonnage

Werkzeugschließen ist die Phase des molding cycle (Spritzgießzyklus), in der die clamp (Schließeinheit) die bewegliche Platte vorfährt, um die Werkzeughälften zusammenzubringen und vor dem Einspritzen zu verriegeln. Es ist die erste Bewegung jedes Zyklus. ## Die drei Geschwindigkeitsphasen 1. Schnelle Anfahrt: die Platte fährt zügig über den Großteil des Hubs, um cycle time (Zykluszeit) zu sparen. 2. Langsam / Werkzeugschutz: kurz vor dem Berühren wechselt sie in eine langsame Niederdruck-Schleichfahrt, damit die Steuerung ein Hindernis — ein hängengebliebenes Teil oder falsch platziertes Einlegeteil — erkennt, bevor Metall auf Metall trifft. Das ist der "Werkzeugschutz". 3. Hochdruck-Verriegelung: Kniehebel oder Kolben bauen die volle Tonnage auf und bringen die clamp force tonnage (Schließkraft) auf, die das Werkzeug gegen den Einspritzdruck geschlossen hält. ## Warum wichtig - Werkzeugschutz verhindert teure Schäden: ist ein Teil nicht ausgeworfen, erkennt die Niederdruckphase den Widerstand und stoppt, statt das Werkzeug zu zerdrücken. - Das Geschwindigkeitsprofil wägt Zykluszeit gegen Sicherheit ab — zu aggressiv riskiert das Werkzeug, zu langsam verschwendet Zeit. - Erst nach der Verriegelung beginnen die injection stages (Einspritzphasen). ## Verwandte Begriffe - Siehe auch: clamp, clamp force tonnage, molding cycle, injection stages, part ejection ## Was ist das Werkzeugschließen beim Spritzgießen? Es ist die Zyklusphase, die das Werkzeug vor dem Einspritzen schließt und verriegelt, in drei Phasen — schnelle Anfahrt, langsamer Werkzeugschutz und Hochdruck-Verriegelung auf volle Tonnage. ## Was ist der Werkzeugschutz beim Schließen? Eine langsame Niederdruckphase kurz vor dem Berühren des Werkzeugs, damit die Maschine ein Hindernis (ein nicht ausgeworfenes Teil oder Einlegeteil) erkennt und stoppt, bevor das Werkzeug beschädigt wird. ## Was passiert nach dem Werkzeugschließen? Sobald die volle Schließkraft erreicht ist, beginnen die Einspritzphasen — erste Füllphase, dann Nachdrücken und Halten.

Die geschätzte erforderliche Tonnage ist die Schließkraft, die ein bestimmtes Teil braucht, um das Werkzeug beim Einspritzen geschlossen zu halten — die Zahl, die man vor der Maschinenwahl berechnet. Sie ist geschätzt, nicht gemessen: man berechnet sie aus der Teilegeometrie und wählt dann eine Maschine mit Reserve darüber. ## Wie sie geschätzt wird Geschätzte Tonnage = projected area × tonnage factor - projected area (projizierte Fläche): die Fläche von Teil und Anguss in Öffnungsrichtung (in² oder cm²). - tonnage factor (Werkzeugfaktor): ein empirischer Druck je Fläche (t/in²), abhängig von Kunststoff, Wanddicke und Fließweg. Beispiel: 50 in² × 3 t/in² ≈ 150 US-Tonnen; mit ~10 % Reserve → Maschine um 165–200 t. ## Wie sie verwendet wird Sie bestimmt die Maschinenwahl: eine injection molding machine imm (Spritzgießmaschine) wählen, deren Nenn-clamp force tonnage (Schließkraft) die Schätzung deutlich übersteigt. Zu wenig Tonnage und das Teil bildet flash (Grat); zu viel verschwendet Energie und schließt sonst geeignete Maschinen aus. An der Maschine prüfen, da realer Werkzeuginnendruck und Entlüftung den tatsächlichen Bedarf verschieben. ## Warum wichtig Diese Zahl vorab richtig zu treffen verhindert, dass ein Auftrag auf der falschen Maschine kalkuliert wird. Sie ist die Planungsseite der clamp force tonnage (der Kraft selbst) und fließt in Kapazitäts- und Kostenschätzungen ein. ## Verwandte Begriffe - Siehe auch: projected area, tonnage factor, clamp force tonnage, injection molding machine imm, flash ## Was ist die geschätzte erforderliche Tonnage beim Spritzgießen? Es ist die Schließkraft, die ein Teil braucht, geschätzt als projizierte Fläche × Werkzeugfaktor, zur Maschinenwahl vor dem Lauf. ## Wie schätzt man die erforderliche Tonnage? Projizierte Fläche mit dem Werkzeugfaktor des Kunststoffs multiplizieren und ~10 % Reserve addieren; z. B. 50 in² × 3 t/in² ≈ 150 t → 165–200 t wählen. ## Ist die geschätzte Tonnage dasselbe wie die Schließkraft? Es ist dieselbe Größe (Tonnen Schließkraft), aber als erforderlicher Wert für die Maschinenwahl formuliert; die laufende Schließkraft sollte sie deutlich übersteigen.

Grat (Flash) ist der Spritzgussfehler, bei dem Material entlang der Trennebene, an Entlüftungen, Auswerferspalten oder zwischen Einsätzen austritt und einen dünnen Film bildet, der am Teil hängenbleibt. Er zeigt, dass der Werkzeuginnendruck lokal die Schließkraft überschritt oder die Dichtung mangelhaft ist. ## Häufige Ursachen - Unzureichende Schließkraft (tatsächlich < erforderlich) - Übermäßiger Einspritz- oder Nachdruck - Einspritzgeschwindigkeit am Fließwegende zu hoch - Hohe Massetemperatur (Harz zu fließfähig) - Mechanisches Spiel: verschlissene Trennebene, zu tiefe Entlüftungen - Werkzeug fluchtet nicht oder Plattenebenheit außerhalb der Toleranz ## Erkennung - Visuelle Inspektion, vor allem entlang der Trennebene - Typische Gratdicke: 0,03 – 0,3 mm - In Mehrkavitäten-Werkzeugen kann nur ein Teil der Kavitäten Grat zeigen → Ungleichgewicht ## Systematische Abhilfe 1. Tatsächliche Schließkraft prüfen (Holmsensor) 2. Druck / Umschaltgeschwindigkeit reduzieren 3. Massetemperatur um 5 – 10 °C senken 4. Anhaltend: Werkzeugmechanik instand setzen (Platten nachschleifen, Entlüftungen anpassen) ## Kosten von Grat - Manuelles Entgraten als Sekundärschritt: 0,01 – 0,05 USD pro Teil - Ausschuss, wenn Grat in einer kritischen Zone liegt - Beschleunigter Werkzeugverschleiß - Sicherheitsrisiko durch scharfe Kanten an technischen Teilen

Projizierte Fläche (Projected Area) ist die Summe der Flächen, die ein Teil —und die Angüsse in Kaltkanalwerkzeugen— bei Projektion auf die Trennebene einnimmt. Sie ist der Schlüsselwert zur Berechnung der Schließkraft der Spritzgießmaschine. ## Verwendung Die erforderliche Schließkraft ergibt sich aus der Multiplikation der projizierten Fläche mit dem spezifischen Werkzeuginnendruck (Tonnage-Faktor) jeder Harzart: > Schließkraft (t) = Projizierte Fläche (cm²) × Tonnage-Faktor (t/cm²) Mit Sicherheitszuschlag von 10 – 20 % gegen Grat am Füllende oder durch Kavitätsungleichgewicht. ## Typischer Tonnage-Faktor je Harz - PE / PP: 2,5 – 4 t/cm² - PS / ABS: 3 – 5 t/cm² - PA / PC: 4 – 6 t/cm² - POM: 4 – 6 t/cm² - Faserverstärkte Typen: +20 – 50 % - Dünne Wände (<1 mm) oder lange Fließwege: +50 – 100 % ## Wie messen - Im CAD: 3D-Modell auf die XY-Ebene des Werkzeugs projizieren, als Skizze exportieren und Flächen summieren. - In 2D: Planimetrie auf der Trennebene. - In Strömungsanalyse (Moldflow, Moldex3D, Cadmould): automatische Berechnung mit Harz-Faktor. ## Häufige Fehler Angusssystem in Kaltkanalwerkzeugen vergessen (unterschätzt die Schließkraft um 5 – 15 %), ebene Fläche statt projizierter Fläche bei geneigten Wänden, und Harzwechsel ohne Neuberechnung des Faktors.

Tonnage-Faktor (Tonnage Factor) ist der spezifische Werkzeuginnendruck, der notwendig ist, um das Werkzeug während des Einspritzens geschlossen zu halten, ausgedrückt in Tonnen pro Quadratzentimeter projizierte Fläche. Er ist die Konstante, die Schließkraft mit Teilegeometrie und Harzwahl verknüpft. ## Grundformel > Schließkraft (t) = Projizierte Fläche (cm²) × Tonnage-Faktor (t/cm²) 10 – 20 % Sicherheitszuschlag für Prozessstreuung und Kavitätsungleichgewicht hinzufügen. ## Typischer Tonnage-Faktor je Harz - LDPE, HDPE: 2,0 – 3,5 t/cm² - PP: 2,5 – 3,5 t/cm² - PS: 3,0 – 4,5 t/cm² - ABS, SAN: 3,0 – 5,0 t/cm² - PA, PC: 4,0 – 6,0 t/cm² - POM, PBT: 4,5 – 6,0 t/cm² - PEEK, PPS: 5,0 – 7,5 t/cm² - Faserverstärkt: +20 – 50 % gegenüber ungefüllt ## Faktor-Modifikatoren - Dünne Wand (<1 mm): +50 – 100 % - Sehr langer Fließweg (L/T >150): +30 – 80 % - Niedrige Werkzeugtemperatur: höhere Viskosität → höherer Faktor - Hohe Einspritzgeschwindigkeit: Scherentzähung kann den Faktor senken - Heißkanal vs. Kaltkanal: Kaltkanal erhöht die projizierte Gesamtfläche ## Bestimmung - Lieferantendaten (Datenblätter) - Strömungssimulation (Moldflow, Moldex3D, Cadmould) berechnet tatsächlichen Werkzeuginnendruck - Erfahrung aus ähnlichen Teilen - Werkzeuginnendrucksensoren in instrumentierten Werkzeugen ## Häufige Fehler - Generischen Faktor ohne Anpassung an Wand oder Fließweg verwenden - Anguss in Kaltkanalwerkzeugen vergessen - Faserverstärkung beim Wechsel von Neuware auf Compound nicht berücksichtigen - Faktor mit Einspritzdruck verwechseln (sind unterschiedliche Größen)