Was ist die Schließkraft beim Spritzgießen?

In der Welt des Spritzgießens sind Präzision und Kontrolle alles. Jede Phase des Formprozesses – vom Schmelzen und Einspritzen des Kunststoffs bis zum Abkühlen und Auswerfen des fertigen Teils – muss sorgfältig überwacht werden, um eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen. Unter diesen Parametern ist die Klemmkraft einer der kritischsten, aber manchmal auch missverstandenen Faktoren.

Was genau ist die Schließkraft beim Spritzgießen, warum ist sie wichtig und wie wird sie berechnet? Lassen Sie es uns im Detail aufschlüsseln.

1. Definition: Was ist Spannkraft?

Unter Schließkraft versteht man die Kraft, die die Spritzgießmaschine aufbringt, um die beiden Formhälften während des Spritzvorgangs sicher geschlossen zu halten.

Wenn geschmolzener Kunststoff unter hohem Druck in den Formhohlraum eingespritzt wird, versucht er natürlich, die Formhälften auseinanderzudrücken. Das Spannsystem muss genügend Gegenkraft erzeugen, um zu verhindern, dass sich die Form öffnet und eine Gratbildung (eine dünne Schicht überschüssigen Kunststoffs, die aus der Kavität sickert) verursacht.

In einfachen Worten:

Schließkraft = die Kraft, die die Form gegen den Einspritzdruck geschlossen hält.

Sie wird je nach Region oder Hersteller in Tonnen oder Kilonewton (kN) gemessen.

2. Warum die Klemmkraft wichtig ist

Die Aufrechterhaltung der richtigen Spannkraft ist für die Teilequalität, Prozessstabilität und Maschineneffizienz von entscheidender Bedeutung.

Wenn die Kraft zu gering ist, können mehrere Probleme auftreten:

• Während des Einspritzens kann sich die Form leicht öffnen, was zur Bildung von Graten führen kann.

• Aufgrund des Druckverlusts können die Teileabmessungen inkonsistent werden.

• Es kann zu Schimmelschäden kommen, wenn wiederholtes Flashen zu Verschleiß an der Trennfuge führt.

Wenn die Kraft zu hoch ist, ist es auch nicht gut:

• Es erhöht die mechanische Belastung von Form und Maschine.

• Dies kann zu vorzeitigem Verschleiß an Holmen und Aufspannplatten führen.

• Es verbraucht mehr Energie als nötig.

• Dies kann zu Entlüftungsproblemen, Lufteinschlüssen und Defekten führen.

Ziel ist es daher, eine optimale Schließkraft einzustellen – gerade genug, um die Form dicht zu halten, ohne das System zu überlasten.

3. Funktionsweise der Schließkraft in Spritzgießmaschinen

Spritzgießmaschinen sind mit einer Schließeinheit ausgestattet, die diese Haltekraft bereitstellt. Es gibt zwei Haupttypen von Spannsystemen:

a. Hydraulische Klemmung

Hydraulische Maschinen verwenden unter Druck stehendes Hydrauliköl, um die Form zu bewegen und zu verriegeln. Der Hydraulikkolben übt Kraft auf die Formplatten aus, um den Verschluss während des Einspritzens aufrechtzuerhalten.

Vorteile:

• Hohe Kraftkapazität

• Geeignet für große Formen

Nachteile:

• Langsamerer Betrieb

• Höherer Energieverbrauch

• Erfordert eine regelmäßige Wartung der Hydraulikkomponenten

B. Mechanische oder Kniehebelspannung

Kniehebelsysteme verwenden eine Reihe mechanischer Verbindungen (wie ein Kniehebelgelenk), um die Kraft beim Schließen der Form zu vervielfachen. Sobald der Kniehebel vollständig ausgefahren ist, arretiert er die Form in ihrer Position.

Vorteile:

• Schnellere Zykluszeiten

• Geringerer Energieverbrauch

• Hervorragende Wiederholgenauigkeit

Nachteile:

• Komplexerer mechanischer Aufbau

• Begrenzt bei sehr großen Maschinen

Moderne Hybrid- und vollelektrische Maschinen vereinen das Beste aus beidem – und bieten eine effiziente, präzise und energiesparende Spannsteuerung.

4. So berechnen Sie die Klemmkraft

Die erforderliche Schließkraft hängt von mehreren Faktoren ab, vor allem von der projizierten Fläche des Teils und dem verwendeten Einspritzdruck.

Die allgemeine Formel lautet:

Beispiel:

• Projizierte Fläche = 200 cm²

• Hohlraumdruck = 400 kg/cm²

Es wird also eine Maschine mit mindestens 80 Tonnen Schließkraft benötigt.

Um Sicherheit und Stabilität zu gewährleisten, fügen Hersteller je nach Teilegeometrie und Material typischerweise eine Sicherheitsmarge von 10–20 % hinzu.

5. Faktoren, die die erforderliche Spannkraft beeinflussen

Mehrere Variablen beeinflussen, wie viel Schließkraft für eine bestimmte Form erforderlich ist:

Faktor	Beschreibung
Teilegröße (projizierte Fläche)	Eine größere Oberfläche erfordert eine höhere Klemmkraft, um dem Druck entgegenzuwirken.
Anzahl der Hohlräume	Mehr Hohlräume bedeuten eine größere projizierte Gesamtfläche und damit eine höhere erforderliche Kraft.
Materialtyp	Materialien mit höherer Viskosität oder höherem Einspritzdruck (wie PC oder Nylon) erfordern eine stärkere Klemmung.
Injektionsdruck	Ein höherer Einspritzdruck übt stärkeren Druck auf die Formhälften aus.
Teilegeometrie	Dünne Wände oder komplexe Designs erfordern möglicherweise mehr Kraft, um eine gleichmäßige Füllung zu gewährleisten.

6. Anzeichen einer falschen Klemmkraft

Das Ermitteln der richtigen Spannkraft ist eine Balance aus Wissenschaft und Erfahrung. Hier sind einige Anzeichen dafür, dass Ihre Klemmkraft möglicherweise angepasst werden muss:

Problem	Mögliche Ursache
Grat um Teilekanten herum	Unzureichende Klemmkraft
Teilverzug oder Einfallstellen	Zu hohe Klemmkraft oder schlechte Druckverteilung
Schimmelschäden oder Spannungsspuren	Zu viel Klemmkraft
Luftfallen oder Kurzschüsse	Unzureichende Entlüftung durch zu festen Formverschluss

Zur Feinabstimmung von Einstellungen verwenden Prozessingenieure häufig Drucksensoren, Dehnungsmessstreifen oder digitale Maschinenrückmeldungen.

7. So optimieren Sie die Spannkraft

Hier finden Sie praktische Schritte zum Einstellen und Optimieren der Spannkraft:

1. Beginnen Sie mit Herstellerempfehlungen. In Maschinenhandbüchern sind häufig allgemeine Richtlinien zur Kraft pro Fläche enthalten (z. B. 3–5 Tonnen pro Quadratzoll der projizierten Fläche).

2. Führen Sie eine Klemmkraftstudie durch. Reduzieren Sie den Klemmdruck allmählich, bis ein Grat auftritt, und erhöhen Sie ihn dann leicht über diesen Schwellenwert.

3. Überwachen Sie die Teilequalität. Achten Sie auf optische Mängel und Maßhaltigkeit.

4. Überprüfen Sie die Messwerte der Holme. Eine gleichmäßige Verteilung gewährleistet ein gleichmäßiges Schließen der Form.

5. Nutzen Sie Maschinenautomatisierung. Moderne vollelektrische Maschinen können Spannniveaus automatisch erkennen und anpassen, um eine optimale Energienutzung zu gewährleisten.

8. Spannkraft und Maschinenauswahl

Bei der Auswahl einer Spritzgießmaschine ist die Angabe der Schließkraft ein wichtiges Kriterium. Maschinen werden typischerweise nach ihrer maximalen Spannkapazität kategorisiert – zum Beispiel 100-Tonnen-, 300-Tonnen- oder 800-Tonnen-Maschinen.

Die Auswahl der richtigen Tonnage gewährleistet:

• Die Form bleibt während des Einspritzens dicht.

• Die Maschine arbeitet effizient und ohne Überlastung.

• Es gibt genügend Spielraum für zukünftige Formanpassungen oder -varianten.

Allerdings ist größer nicht immer besser – die Verwendung einer übergroßen Maschine verschwendet Energie und Platz. Die richtige Wahl hängt von der projizierten Fläche, dem Material und der Anzahl der Hohlräume Ihres Teils ab.

Abschluss

Die Schließkraft ist einer der grundlegendsten Parameter beim Spritzgießen. Es stellt sicher, dass die Form während des Einspritzens dicht geschlossen bleibt, was sich direkt auf die Teilequalität, die Maschineneffizienz und die Langlebigkeit der Form auswirkt.

Wenn Hersteller wissen, wie die Spannkraft berechnet und optimiert wird, können sie:

• Vermeiden Sie Fehler wie Blitzlicht oder kurze Aufnahmen

• Reduzieren Sie den mechanischen Verschleiß

• Verbessern Sie Zykluszeiten und Energieeffizienz

Unabhängig davon, ob Sie eine kleine Werkstatt oder eine große Produktionsanlage betreiben, ist die Beherrschung des Konzepts der Schließkraft für die Erzielung von Präzision, Konsistenz und Rentabilität beim Spritzgießen von entscheidender Bedeutung.