Werkzeug / Form

**Kavität** ist der Hohlraum im Werkzeug, der die Außenform des Spritzgussteils bestimmt. Zusammen mit dem **Kern (Core)** definiert sie die endgültige Geometrie: Was die Schmelze füllt, wird nach dem Abkühlen exakt zum Teil. ## Kavität vs. Kern - **Kavität (Düsenseite)**: meist die feste Werkzeughälfte, definiert die Sicht- / Außenfläche. - **Kern (Auswerferseite)**: meist die bewegliche Hälfte, definiert die Innenflächen und trägt die Auswerferstifte. Die Linie, an der beide Hälften zusammentreffen, ist die **Trennebene**. ## Ein- vs. Mehrkavitäten-Werkzeuge - 1 Kavität: Prototypen, große Teile, geringe Stückzahlen - 2, 4, 8, 16 Kavitäten: mittlere Serien (Behälter, Verschlüsse) - 32, 64, 96, 128 Kavitäten: Großserien (PET-Verschlüsse, Preforms) - Familienwerkzeuge: unterschiedliche Kavitäten im selben Werkzeug für einen Teile-Satz ## Wichtige Auslegungspunkte Balanciertes Verteiler-System für simultanes Füllen aller Kavitäten, symmetrische Kühlung, Entformungsschräge auf jeder Vertikalwand, Oberflächenfinish (Textur, VDI- oder SPI-Polierstufe) und austauschbare Einsätze an Verschleißpunkten (Gates, Kerne). ## Typische Kavitätenfehler Ungleichgewicht in Mehrkavitäten-Werkzeugen (Teile mit Grat, andere unvollständig), Kratzer durch Fehlausrichtung, Auswerfermarken durch falsch positionierte Stifte und lokaler Verschleiß an Gates mit schlechterer Kühlung.

**Anspritzpunkt / Gate** ist der finale Abschnitt des Verteilerkanals, an dem die Schmelze in die Werkzeugkavität eintritt. Seine Geometrie —Form, Größe, Lage— bestimmt das Füllverhalten, die Oberflächenqualität, sichtbare Marken und das Gleichgewicht zwischen Kavitäten. ## Häufigste Gate-Bauarten - **Edge Gate (Seitenanguss)**: am einfachsten, an der Trennebene. Mittlere Teile - **Submarine / Tunnel Gate**: trennt sich beim Entformen, kein Handschnitt nötig. Durchmesser 0,5 – 2 mm - **Pin Gate (Punktanguss)**: kleiner Punkt an der Teileoberfläche. Drei-Platten-Werkzeug oder Heißkanal - **Direct / Sprue Gate**: Anguss füllt direkt. Für große Einkavitäten-Teile - **Fan / Film Gate**: für breite, flache Teile, vermeidet Fließlinien - **Diaphragm Gate**: für zylindrische Teile, gleichmäßiges radiales Füllen - **Hot Tip / Nadelverschluss (Valve Gate)**: Heißkanal mit mechanischem Verschluss, ideal optisch - **Ring Gate**: ringförmig, für lange zylindrische Teile - **Tab Gate**: Zwischenlasche, die später abgeschnitten wird ## Typische Parameter - Durchmesser: 0,5 – 4 mm je nach Teil und Harz - Landlänge: 0,5 – 1,5 mm (kurz, um vorzeitiges Einfrieren zu vermeiden) - Dicke (fan / edge): 30 – 80 % der Wandstärke - Gate-zu-Wand-Verhältnis: <0,5 zur Minimierung sichtbarer Marken ## Gate-Auswahl - **Optisch**: Pin Gate oder Valve Gate (minimale Marke) - **Wirtschaftlich**: Edge Gate (einfach zu fräsen, einfache Wartung) - **Selbsttrennend**: Submarine oder Tunnel Gate - **Großes Einkavitäten-Teil**: Direct / Sprue Gate - **Balanciertes Mehrkavitäten-Werkzeug**: Pin Gate mit Heißkanal ## Häufige Probleme - **Jetting**: Strahl bei zu offenem Gate und hoher Geschwindigkeit - **Vorzeitiges Einfrieren des Gates**: zu kleines Gate → Gate Seal nicht erreicht - **Gate-Marke (Vestige)**: bei Sichtteilen, erfordert kleineres Gate oder Valve Gate - **Gate-Verschleiß**: bei faserverstärkten Harzen, gehärtete Einsätze nötig

**Trennebene (Parting Line)** ist die Linie oder Fläche, an der sich die beiden Werkzeughälften (Kavität und Kern) beim Schließen treffen. Sie bestimmt, wie das Werkzeug zum Entformen öffnet, und hinterlässt eine sichtbare lineare Marke am Teil. ## Bedeutung in der Konstruktion - Bestimmt die Öffnungsebene des Werkzeugs - Legt fest, welche Flächen Sicht- und welche markierungstolerant sind - Beeinflusst die Lage von Gates, Entlüftungen und Auswerfern - Beeinflusst Komplexität und Werkzeugkosten ## Trennebenenarten - **Eben**: einfachste, einzelne horizontale oder vertikale Ebene - **Gestuft (stepped)**: mit Stufen zur Anpassung an Geometrien - **Gekrümmt / 3D**: folgt der Teilekontur, erfordert 5-Achs-Bearbeitung - **Mehrfach**: wenn Schieber für Hinterschnitte vorhanden sind ## Konstruktionsregeln - Trennebene an "natürlichen" Kanten des Teils (Ecken, Flanken) - Sichtflächen nicht queren - Erreichbarkeit für Bearbeitung und Polieren sicherstellen - Entformungsschräge ≥0,5° beidseitig einhalten - Entlüftung über die Trennebene planen ## Zugeordnete Fehler - **Grat**: häufigster Fehler, Materialaustritt an schlecht abgedichteter Linie - **Sichtbare Marke**: an Sichtteilen; mit Textur oder versteckter Lage abmildern - **Asymmetrischer Verschleiß**: bei ungleicher Druckverteilung über Kavitäten - **Keine Entlüftung**: bei perfekt poliertem Übergang ohne Luftwege ## Wartung - Sichtprüfung alle 100 000 Zyklen - Plattenschleifen bei wiederkehrendem Grat - Entlüftungsreinigung: Standardtiefe 0,02 – 0,05 mm - Ebenheitskontrolle der Platten: <0,01 mm bei Präzisionswerkzeugen

**Anguss-/Verteilersystem (Runner)** ist die Gesamtheit der Kanäle, durch die die Schmelze vom Anguss (Sprue) zu jedem Anspritzpunkt der Kavitäten fließt. In Mehrkavitäten-Werkzeugen bestimmt seine Auslegung die Fließbalance und die pro Zyklus erzeugte Angussmenge. ## Runner-Arten - **Kaltkanal (Cold Runner)**: kalter Kanal im Werkzeug, in jedem Zyklus gefüllt und als Anguss abgetrennt. Einfach und günstig, ideal für temperaturempfindliche Harze. - **Heißkanal (Hot Runner)**: beheizter Kanal, hält den Kunststoff flüssig, kein Anguss aber höhere Werkzeugkosten. Siehe Eintrag hot-runner. - **Insulated Runner**: seltener Hybrid, ohne externe Heizung, erstarrte Außenschicht wirkt als Isolation. ## Querschnitte - **Trapezförmig**: häufigster Querschnitt im Kaltkanal, einfach zu fräsen. - **Vollrund**: erfordert beide Werkzeughälften, bestes Fläche/Umfang-Verhältnis. - **Halbrund**: nur eine Seite, weniger effizient als Vollrund. - **Modifiziert parabolisch**: Kompromiss zwischen Strömungsfläche und Bearbeitbarkeit. ## Balancierte Auslegung - **Natürliche Balance**: gleiche Fließwege vom Anguss zu jeder Kavität (H-, X-, Sternlayout). - **Künstliche Balance**: Durchmesser werden angepasst, um ungleiche Längen auszugleichen. - Typische Durchmesser: 4 – 10 mm im Kaltkanal, 8 – 20 mm im Heißkanal-Manifold. ## Häufige Probleme Kavitätsungleichgewicht (einige mit Grat, andere unvollständig), übermäßiger Angussabfall bei überdimensionierten Kanälen, vorzeitiges Einfrieren bei zu dünnen Kanälen und Degradation hitzeempfindlicher Harze in langen Runnern.

**Anguss (Sprue)** ist der Hauptkanal des Werkzeugs, der die Schmelze direkt von der Maschinendüse aufnimmt und zum Runner führt (oder direkt in die Kavität bei Einkavitäten-Werkzeugen). Im Kaltkanal ist er der erste Abfall pro Zyklus. ## Geometrie des Angusses - Konische Form mit **2 – 4° pro Seite** (4 – 8° eingeschlossen) für sauberes Entformen - Eintrittsradius **gleich oder größer** als der Düsenradius - Eintrittsdurchmesser: 2 – 6 mm je nach Teil - Austrittsdurchmesser: 4 – 12 mm - Länge: so kurz wie möglich, typisch 30 – 80 mm ## Werkzeugbauarten - **Standard-Angussbuchse**: gehärteter Stahleinsatz (H13, P20), verschraubt mit der Platte - **Heißer Anguss**: beheizt, eliminiert den Angusskonus - **Direct Gate**: Anguss füllt direkt in die Kavität, kein Runner (Einkavität) - **Cold-Sprue-Eliminator**: Hybrid mit verlängerter Düse ## Anguss-Entfernung Im Kaltkanal muss er mit dem Runner ausgeworfen werden über: - Sprue Puller (Z-Pin, Hinterschnitt) - Roboter mit Schneidwerkzeug - Schwerkraftabwurf, wenn die Geometrie es zulässt ## Häufige Probleme Anguss klebt an der Düse (zu kleiner Radius oder Schräge), Drooling beim Öffnen, Gating des Konus an die Abstreiferplatte und vorzeitiger Verschleiß der Angussbuchse bei glasfaserverstärkten Harzen.