| Inhalt | 10 |
| Vorwort | 6 |
| Vorwort zur 2. Auflage | 6 |
| Vorwort zur 1. Auflage | 6 |
| Der Autor | 8 |
| Prof.?Dr.-Ing.?Torsten Kies | 8 |
| Zum Inhalt des Buches | 18 |
| Die Zehn Grundregeln | 19 |
| 1 Grundregel: Temperatureinsatzbereich | 24 |
| 1.1 Phasenübergänge bei Kunststoffen | 24 |
| 1.1.1 Der Übergang vom festen in den geschmolzenen Zustand | 24 |
| 1.1.2 Die Volumenänderung beim Phasenübergang von der Schmelze zum festen Zustand | 29 |
| 1.1.3 Phasenübergänge am starren Körper | 30 |
| 1.2 Die Temperaturabhängigkeit der Materialkennwerte von Kunststoffen | 32 |
| 1.2.1 Der Vergleich mit anderen Werkstoffgruppen | 32 |
| 1.2.2 Die thermische Ausdehnung | 32 |
| 1.2.3 Temperaturabhängiges Spannungs-Dehnungs-Verhalten | 36 |
| 1.3 Der Einsatztemperaturbereich | 38 |
| 1.3.1 Tatsächlich wirkende Temperaturen | 38 |
| 1.3.2 Temperaturabhängige Lasteinwirkung | 39 |
| 1.3.3 Die Notwendigkeit von einsatznahen Funktionsuntersuchungen | 41 |
| 1.4 Der Einfluss der Geometrie auf die Temperaturbeständigkeit | 42 |
| 1.4.1 Aussagefähigkeit der Rohstoffkennwerte | 42 |
| 1.4.2 Betrachtete Geometrie | 43 |
| 1.4.3 Modifikation der Wanddicke | 45 |
| 1.4.4 Belastungsdauer und Durchwärmung der Produkte | 45 |
| 1.4.5 Bessere Wärmestandfestigkeit durch Faserverstärkung | 46 |
| 1.4.6 Werkstoffkombination | 47 |
| 1.4.7 Zusätzliche Versteifungen gegen die thermisch bedingte Biegung | 48 |
| 1.4.8 Einseitige Kühlung am Erzeugnis | 49 |
| 2 Grundregel: Medienangriff | 52 |
| 2.1 Die Wirkung von Medien auf Kunststoffe | 52 |
| 2.1.1 Begriffserklärung: Medienangriff | 52 |
| 2.1.2 Direkter und indirekter Medienangriff | 53 |
| 2.1.3 Strahlungs- und stofflich-medialer Angriff | 54 |
| 2.1.4 Chemischer und physikalischer Medienangriff | 56 |
| 2.2 Voraussetzungen für einen Medienangriff | 57 |
| 2.3 Der Schutz vor Medienangriff | 58 |
| 2.4 Die Schädigungsmechanismen | 59 |
| 2.4.1 Arten der Schädigungsmechanismen | 59 |
| 2.4.2 Der oxidative Abbau | 60 |
| 2.4.3 Schädigung durch Hydrolyse | 61 |
| 2.4.4 Schädigung durch Chemikalien | 65 |
| 3 Grundregel: Spannungszustand | 68 |
| 3.1 Die Ursache von Spannungen | 68 |
| 3.1.1 Krafteinwirkung auf eine Flüssigkeit | 68 |
| 3.1.2 Krafteinwirkung auf einen Festkörper | 70 |
| 3.1.3 Viskoses und elastisches Verformungsverhalten von Kunststoffen | 71 |
| 3.2 Spannungen am Bauteil | 73 |
| 3.3 Spannungen und Orientierungen | 75 |
| 3.3.1 Die Unterscheidung zwischen Spannungen und Orientierungen | 75 |
| 3.3.2 Orientierungen in Kunststoffprodukten | 78 |
| 3.3.2.1 Voraussetzungen für Orientierungen | 78 |
| 3.3.2.2 Orientierungen bei faserverstärkten Materialien | 79 |
| 3.3.2.3 Molekülorientierungen | 80 |
| 3.3.3 Eigenspannungen | 81 |
| 3.4 Die Bildung von Orientierungen und Eigenspannungen | 84 |
| 3.4.1 Unterschiede zwischen Spannungen und Orientierungen | 84 |
| 3.5 Eigenspannungen und Orientierungen beim Spitzgießen | 86 |
| 3.5.1 Orientierungen und Eigenspannungen am Spritzgussteil | 86 |
| 3.5.2 Die Ausbildung von Orientierungen | 86 |
| 3.5.3 Eigenspannungen beim Spritzgießen | 87 |
| 3.5.3.1 Ursachen der Eigenspannungen | 87 |
| 3.5.3.2 Prozessablauf beim Spritzgießen | 88 |
| 3.5.3.3 Die Entformung | 91 |
| 3.5.3.4 Auswirkungen einer Schwindungsbehinderung auf Eigenspannungen | 93 |
| 3.5.3.5 Eigenspannungen bei Montageprozessen | 94 |
| 4 Grundregel: Schadensfreie Verformung | 96 |
| 4.1 Einleitung | 96 |
| 4.2 Differential- und Integralbauweise | 97 |
| 4.2.1 Unterscheidung der Kategorien | 97 |
| 4.2.2 Die Differentialbauweise | 97 |
| 4.2.3 Die Integralbauweise | 98 |
| 4.2.4 Die Mischbauweise | 99 |
| 4.2.5 Geeignete Bauweisen für Kunststoffprodukte | 100 |
| 4.3 Das Verformungsverhalten der Werkstoffe | 101 |
| 4.3.1 Begriffe zum Verformungsverhalten | 101 |
| 4.3.2 Die Zugfestigkeit | 102 |
| 4.3.3 Die Steifigkeit eines Materials | 102 |
| 4.3.4 Die Dehnung | 103 |
| 4.3.4.1 Die Kritische Dehnung | 103 |
| 4.3.4.2 Die zulässige Dehnung | 104 |
| 4.3.5 Bauteilspezifische Minderung | 106 |
| 4.3.5.1 Einflussfaktoren | 106 |
| 4.3.5.2 Vorgehensweise | 107 |
| 4.3.5.3 Anzahl der Lastwechsel | 107 |
| 4.3.5.4 Füll- und Verstärkungsstoffe | 108 |
| 4.3.5.5 Starke Materialbelastung bei der Fertigung | 109 |
| 4.3.5.6 Mehrachsige Spannungszustände | 110 |
| 4.3.5.7 Beanspruchungsgeschwindigkeit | 110 |
| 4.3.5.8 Die Wanddicke | 110 |
| 4.3.5.9 Berücksichtigung der Kerbwirkung | 110 |
| 4.4 Starre und flexible Konstruktionen | 112 |
| 5 Grundregel: Entformbarkeit | 118 |
| 5.1 Beschreibung der Situation | 118 |
| 5.1.1 Die Entwicklung von Werkzeugen | 118 |
| 5.1.2 Stückzahlen | 119 |
| 5.1.3 Die Verwendung von Normalien im Werkzeugbau | 121 |
| 5.2 Teile aus der flachen Trennebene | 122 |
| 5.2.1 Die Werkzeuganlage | 122 |
| 5.2.2 Auswerfen | 127 |
| 5.2.3 Besonderheiten | 129 |
| 5.3 Teile aus Werkzeugen mit Trennungssprung | 130 |
| 5.3.1 Die Werkzeuganlage | 130 |
| 5.3.2 Auswerfen | 132 |
| 5.3.3 Besonderheiten | 133 |
| 5.4 Teile mit Durchbrüchen und Werkzeuge mit Blockierungen | 134 |
| 5.4.1 Die Werkzeuganlage | 134 |
| 5.4.2 Auswerfen | 137 |
| 5.4.3 Besonderheiten | 140 |
| 5.5 Becherförmige Teile | 142 |
| 5.5.1 Die Werkzeuganlage | 142 |
| 5.5.2 Auswerfen | 143 |
| 5.5.3 Besonderheiten | 145 |
| 5.6 Schieber- und Backenwerkzeuge mit zusätzlichen Trennebenen | 150 |
| 5.6.1 Der Werkzeugaufbau | 150 |
| 5.6.2 Auswerfen | 152 |
| 5.6.3 Besonderheiten | 153 |
| 5.7 Ausdreh-Werkzeuge für innere Gewinde | 156 |
| 5.7.1 Die Werkzeuganlage | 156 |
| 5.7.2 Auswerfen | 158 |
| 5.7.3 Besonderheiten | 158 |
| 5.8 Werkzeuge mit inneren Schiebern und Einfallkernen | 160 |
| 5.8.1 Das Werkzeugkonzept | 160 |
| 5.8.2 Auswerfen | 162 |
| 5.8.3 Besonderheiten | 163 |
| 5.9 Teile mit extremen Hinterschneidungen | 165 |
| 5.9.1 Verfahrenstechnik und Werkzeugaufbau | 165 |
| 5.9.2 Auswerfen und Nachbearbeitung | 168 |
| 5.9.3 Besonderheiten | 169 |
| 5.10 Teile mit Hinterschneidungen, die Zwangsentformung zulassen | 170 |
| 5.10.1 Der grundsätzliche Werkzeugaufbau | 170 |
| 5.10.2 Auswerfer | 172 |
| 5.10.3 Besonderheiten | 173 |
| 6 Grundregel: Konstante Wanddicken | 176 |
| 6.1 Wanddicken an einem Erzeugnis | 176 |
| 6.1.1 Wanddicken und Leichtbau | 176 |
| 6.1.2 Wanddicke und Verarbeitungsverfahren | 177 |
| 6.2 Grundlagen von technologischen Prozessen bei der Kunststoffverarbeitung | 179 |
| 6.2.1 Einordnung | 179 |
| 6.2.2 Betrachtungsweise | 179 |
| 6.2.3 Erwärmen der Schmelze | 183 |
| 6.2.4 Kompression zur Formgebung | 183 |
| 6.2.5 Abkühlung unter Druckabbau | 184 |
| 6.2.6 Isobare Abkühlung bei atmosphärischem Druck | 185 |
| 6.3 Probleme, die durch Wanddickenunterschiede verursacht sind | 186 |
| 6.4 Das Kantenproblem bei kastenartigen Strukturen | 189 |
| 7 Grundregel: Geometrische Versteifung | 194 |
| 7.1 Ausführungen einer geometrischen Versteifung | 194 |
| 7.1.1 Erhöhung der Steifigkeit | 194 |
| 7.1.2 Varianten der geometrischen Versteifung | 195 |
| 7.2 Versteifung mit Rippen | 197 |
| 7.2.1 Rippenversteifung an belasteten Flächen | 197 |
| 7.2.2 Anordnung der Rippen | 198 |
| 7.2.3 Belastungsgerechte Anpassung der Rippen | 199 |
| 7.2.4 Anbindung der Rippen an die Grundstruktur | 202 |
| 7.2.5 Werkzeugtechnische Umsetzung von Rippenstrukturen | 206 |
| 7.2.6 Funktionale Einbindung von Rippen | 209 |
| 7.3 Versteifung mit Schalengeometrie | 210 |
| 7.3.1 Schalengeometrie als Art des fertigungsgerechten Konstruierens | 210 |
| 7.3.2 Zur konstruktiven Umsetzung | 212 |
| 7.4 Anwendung des Prinzips „Wellblech“ | 213 |
| 7.5 Kombination der Möglichkeiten zur geometrischen Versteifung | 214 |
| 8 Grundregel: Konstruktive Duktilität | 216 |
| 8.1 Duktilität als Konstruktionsforderung | 216 |
| 8.2 Rasthaken | 219 |
| 8.2.1 Vorteile von Rasthaken | 219 |
| 8.2.2 Montagestrategien | 220 |
| 8.2.3 Varianten der Rastverbindungen | 222 |
| 8.3 Montagebruch an Rasthaken | 227 |
| 8.3.1 Grundsätzliche Lösungsansätze | 227 |
| 8.3.2 Technologische Maßnahmen gegen den Montagebruch von Rasthaken | 227 |
| 8.3.2.1 Zur Vorgehensweise | 227 |
| 8.3.2.2 Eingangsgrößen für den Prozess | 228 |
| 8.3.2.3 Betrachtung des Herstellungsprozesses für die Bauteile | 229 |
| 8.3.2.4 Betrachtung des Montageprozesses | 230 |
| 8.3.3 Grundsätzliche konstruktive Möglichkeiten zur Vermeidung des Montagebruchs von Rasthaken | 231 |
| 8.3.4 Beseitigung der Kerbwirkung | 231 |
| 8.3.5 Vergrößerung der Biegelänge | 232 |
| 8.3.6 Veränderungen am Querschnitt des Rasthakens | 234 |
| 8.3.7 Verminderung der Durchbiegung | 235 |
| 8.3.8 Zusätzliche, alternative Verformungsmechanismen | 236 |
| 8.3.9 Alternatives Konstruktionsprinzip für die Rastverbindung | 237 |
| 8.4 Vermeidung einer unbeabsichtigten Demontage von Rastverbindungen | 238 |
| 8.5 Weitere elastische Konstruktionselemente | 240 |
| 8.6 Möglichkeiten zur Verbesserung der Elastizität | 240 |
| 8.6.1 Überblick | 240 |
| 8.6.2 Anspritzen einer weichen Komponente | 241 |
| 8.6.3 Schlitze an becherartigen Formteilen | 242 |
| 8.6.4 Faltungen an Schalenelementen | 243 |
| 8.7 Zur Modifikationen von Gehäusen | 244 |
| 9 Grundregel: Veränderliche Geometrie | 248 |
| 9.1 Begriffsbestimmung | 248 |
| 9.2 Veränderliche Geometrie als Nutzungsmerkmal bei Kunststoffprodukten | 251 |
| 9.2.1 Mögliche Mechanismen | 251 |
| 9.2.2 Temperatureinfluss | 252 |
| 9.2.3 Medienaufnahme und Medienabgabe | 253 |
| 9.2.4 Freisetzen von Spannungen | 254 |
| 9.2.5 Verformungsverhalten | 254 |
| 9.3 Veränderliche Geometrie für unterschiedliche Abschnitte des Produktlebenszyklus | 256 |
| 9.3.1 Motivation | 256 |
| 9.3.2 Allmähliche Veränderung der Geometrie im Herstellungsprozess und beim Gebrauch | 258 |
| 9.3.3 Allmähliche anwendungsbedingte Veränderung der Geometrie | 260 |
| 9.4 Diskontinuierliche, schnelle Veränderung der Geometrie im Herstellungsprozess | 261 |
| 9.4.1 Begriffserklärung | 261 |
| 9.4.2 Spannvorrichtungen | 262 |
| 9.4.3 Vorrichtungen zum nachträglichen Kalibrieren | 266 |
| 9.4.4 Nachträgliche Bearbeitung eines Bauteils | 268 |
| 9.4.5 Einspannen des Bauteils für die Montage | 269 |
| 9.4.6 Demontage von Baugruppen vor dem Einsatz | 271 |
| 9.4.7 Umbau von Baugruppen nach der ersten Nutzungsphase, um eine weitere Nutzung zu ermöglichen | 272 |
| 9.4.8 Endgültiger Rückbau von Baugruppen nach der Nutzung | 273 |
| 9.5 Funktionsbedingte veränderliche Geometrie | 276 |
| 9.5.1 Erprobte Einsatzgebiete | 276 |
| 9.5.2 Gelenklose Anwendungen, die Duktilität nutzen | 278 |
| 9.5.3 Lokale Gelenke | 280 |
| 9.5.4 Faltbare Anwendungen | 283 |
| 9.5.5 Lokale Flexibilität und Hochelastische Anwendungen | 285 |
| 9.5.5.1 Realisierung mit einer weichen Materialkomponente | 285 |
| 9.5.5.2 Abdichtung mit konstruktiver Duktilität | 287 |
| 9.5.6 Reversibles Beulen | 289 |
| 10 Grundregel: Funktionsintegration | 292 |
| 10.1 Der Begriff Funktionsintegration | 292 |
| 10.2 Die konstruktive Funktionsintegration | 296 |
| 10.2.1 Das Wesen der konstruktiven Funktionsintegration | 296 |
| 10.2.2 Das Prinzip „Funktionelle Mehrfachnutzung“ | 298 |
| 10.2.3 Das Prinzip „zusätzliche Geometrie“ zur Gewährleistung einer weiteren Funktion | 299 |
| 10.2.4 Vergleich der beiden Prinzipien | 301 |
| 10.2.5 Beispiele für eine konstruktive Funktionsintegration | 302 |
| 10.3 Die technologische Funktionsintegration | 305 |
| 10.3.1 Optimierung der technologischen Abläufe | 305 |
| 10.3.2 Funktionsintegration durch Anpassung technologischer Abläufe | 306 |
| 10.4 Sonderverfahren als Mittel der technologischen Funktionsintegration | 311 |
| 10.4.1 Übersicht | 311 |
| 10.4.2 Die Sondertechnologie „Mehrkomponentenspritzgießen“ | 311 |
| 10.4.3 Einige Gestaltungsregeln zum Mehrkomponentenspritzgießen | 313 |
| 10.4.4 Sondertechnologien als Hinterspritzverfahren | 316 |
| 11 Checkliste zur Konstruktion von Kunststoffteilen | 322 |
| 12 Weiterführende Literatur | 328 |
| Index | 330 |
