Vorwort zur 3. Auflage | 7 |
Vorwort zur 2. Auflage | 7 |
Vorwort zur 1. Auflage | 7 |
Inhalt | 9 |
1 Einführung | 19 |
2 Grundlagen und Begriffe im Thermoformen | 23 |
2.1 Verfahrensablauf | 23 |
2.2 Positiv- und Negativformung | 24 |
2.3 Vakuum- und Druckluftformung | 26 |
2.3.1 Unterschiede zwischen Vakuum- und Druckluftformung | 26 |
2.3.2 Einsatz für Druckluftformung | 27 |
2.4 Umformdruck, Ausformdruck, und Ausformschärfe | 28 |
2.5 Vorblasen, Vorsaugen, Druckausgleich, Belüften | 30 |
2.6 Schreckmarken und Markierungen | 31 |
2.6.1 Schreckmarken an positiv geformten Teilen | 31 |
2.6.2 Schreckmarken an negativ geformten Teilen | 35 |
2.6.3 Ursachen für Schreckmarken | 37 |
2.6.4 Möglichkeiten für die Reduzierung der Schreckmarken | 37 |
2.6.5 Folgen der Schreckmarkenbildung | 38 |
2.6.6 Nutzen der typischen Wanddickenverteilung in Schreckmarken bei Verschlüssen von Klappverpackungen | 39 |
2.6.7 Schlussfolgerung mit Bezug auf Schreckmarken | 40 |
2.6.8 Markierungen | 40 |
2.7 Faltenbildung beim Thermoformen | 41 |
2.7.1 Ablauf der Faltenbildung bei Positivformung | 42 |
2.7.2 Faltenbildung bei Negativformung | 45 |
2.7.3 Faltenbildung auf Oberflächen | 46 |
2.8 Der Werkzeugsatz | 46 |
2.9 Formfläche, Einzugsfläche, Spannrand | 47 |
2.10 Niederhalter, Hochhalter | 48 |
2.11 Umform- und Verstreckungsverhältnis | 50 |
2.12 Entformschrägen | 51 |
2.13 Entlüftungsquerschnitte | 52 |
2.14 Wanddickenberechnung | 52 |
3 Thermoplastische Halbzeuge | 55 |
3.1 Aufbau und Struktur der Thermoplaste | 55 |
3.2 Aufnahme von Feuchtigkeit im Halbzeug | 56 |
3.3 Verhalten beim Aufheizen | 58 |
3.4 Ausdehnung und Durchhang | 59 |
3.5 Umformtemperaturbereiche | 61 |
3.6 Reibverhalten beim Thermoformen | 62 |
3.7 Ausformschärfe | 64 |
3.8 Verarbeitungsschwindung beim Thermoformen | 65 |
3.9 Der freie Schrumpf von Halbzeugen | 71 |
3.10 Einfluss der Spannungen im extrudierten Halbzeug | 75 |
3.11 Statische Aufladung | 79 |
3.12 Das viskoelastische Verhalten der Thermoplaste beim Thermoformen | 80 |
3.13 Verhalten beim Kühlen | 81 |
3.14 Toleranzen von Halbzeugen | 82 |
3.15 Herstellungsverfahren für thermoplastische Halbzeuge | 83 |
3.16 Tabelle für den Thermoformer | 86 |
3.17 Thermoplaste für das Thermoformen | 91 |
3.17.1 Polystyrol (PS) | 91 |
3.17.2 Schlagfestes Polystyrol (PS-HI) | 92 |
3.17.3 Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer (SBS) | 93 |
3.17.4 Orientiertes Polystyrol (OPS) | 94 |
3.17.5 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) | 95 |
3.17.6 Acrylnitril-Styrol-Acrylester-Copolymer (ASA) | 96 |
3.17.7 Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) | 97 |
3.17.8 Polyvinylchlorid (PVC-U) | 98 |
3.17.9 Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) | 98 |
3.17.10 Polypropylen (PP): Detaillierte Vorstellung | 100 |
3.17.11 Extrudiertes Polymethylmethacrylat (PMMA ex) | 115 |
3.17.12 Gegossenes Polymethylmethacrylat (PMMA g) | 116 |
3.17.13 Polykarbonat (PC) | 118 |
3.17.14 Polyamid (PA) | 119 |
3.17.15 Polyethylenterephthalat, PET?: Detaillierte Vorstellung | 120 |
3.17.16 Polysulfon (PSU) | 127 |
3.17.17 EPE und EPP-Schaumfolien | 128 |
3.17.18 Biokunststoffe im Thermoformen | 129 |
3.17.18.1 Abbaubare Kunststoffe aus erneuerbaren Rohstoffen | 130 |
3.17.18.2 Nicht abbaubare Bio-Kunststoffe | 136 |
3.17.19 Mehrschicht-, Barriere- und Verbundhalbzeuge | 137 |
3.17.20 Sonstige Halbzeuge | 146 |
3.17.21 Markennamen | 146 |
4 Heizungstechniken im Thermoformen | 147 |
4.1 Strahlungsheizungen | 147 |
4.1.1 Prinzip der Wärmeübertragung durch Infrarotstrahlung | 147 |
4.1.2 Durch Strahlung übertragbare Wärmemenge | 149 |
4.1.3 Gleichmäßiges Beheizen mit Strahlungsheizungen | 155 |
4.1.4 Keramik-, Quarzgut- und Hellstrahler im Vergleich | 161 |
4.2 Reproduzierbarkeit von Heizergebnissen der Strahlungsheizungen | 165 |
4.2.1 Beurteilung der Reproduzierbarkeit | 165 |
4.2.2 Kompensation der nicht beeinflussbaren Außeneinflüsse auf den Heizprozess | 169 |
4.2.3 Leistungsstellung und Temperatruregelung von Heizungen | 169 |
4.3 Kontaktheizungen | 171 |
4.4 Konvektionsheizungen | 173 |
4.5 Mindestheizzeit, effektive Heizzeit und Verweilzeit | 173 |
4.5.1 Einfluss der Heizzeit auf das Thermoformverhalten | 173 |
4.5.2 Positive Auswirkung der Verweilzeit | 174 |
4.5.3 Negative Auswirkung der Verweilzeit | 175 |
5 Heizungen in Plattenmaschinen | 177 |
5.1 Grundlagen der isothermengeregelten Heizung | 178 |
5.1.1 Fachbegriffe | 178 |
5.1.2 Details zur Temperaturregelung von Keramikstrahlern | 180 |
5.1.3 Vorteile von Pilotstrahlern geregelten Heizungen | 181 |
5.2 Joystickteilung des Heizbildes | 182 |
5.3 Mehrstellungsschaltung | 183 |
5.4 Strahlertemperaturregelung mit überlagerter Prozent-Stellung | 186 |
5.5 IR-Messeinrichtung zur Temperaturmessung oder Steuerung von Heizungen | 187 |
6 Heizungen in Rollenautomaten | 189 |
6.1 Allgemeines | 189 |
6.2 Pilotstrahlergeregelte Heizungen in Rollenautomaten | 190 |
6.2.1 Heizung mit Temperatur-Längsreihenregelung | 190 |
6.2.2 Heizung mit Temperatur-Gesamtfeldregelung | 191 |
6.2.3 Heizung mit Querreihen-Regelung | 192 |
7 Beheizen von mehrfarbigen und vorbedruckten Halbzeugen mit IR-Strahlungsheizungen | 193 |
7.1 Allgemeines | 193 |
7.2 Wahl der Infrarot-Strahler | 193 |
8 Thermoformverfahren auf Plattenmaschinen | 197 |
8.1 Positivformung | 198 |
8.1.1 Positivformung mit mechanischem Vorstrecken | 198 |
8.1.2 Positivformung mit Vorblasen | 199 |
8.1.3 Positivformung mit Vorblasen gegen ein Brett | 202 |
8.1.4 Positivformung mit Vorsaugen und Abrollen der Blase auf das Formwerkzeug | 203 |
8.1.5 Positivformung mit Vorsaugen in eine Glocke | 204 |
8.1.6 Einsatz von Eckenblasdüsen bei der Positivformung | 205 |
8.2 Negativformung | 206 |
8.2.1 Negativformung ohne Vorstreckstempel | 206 |
8.2.2 Negativformung mit Vorstreckstempel | 207 |
8.3 Positiv-Negativ-Formung | 209 |
8.4 Zweikammerverfahren (3K-Verfahren) | 210 |
8.5 Twinsheetformung | 211 |
8.5.1 Allgemeine Regeln für die Twinsheetformung auf Serien-Thermoformmaschinen | 212 |
8.5.2 Verfahrensablauf Twinsheetformung, UA-Maschine mit Handbeschickung | 213 |
8.5.3 Maschinenvarianten für die Twinsheetformung | 216 |
8.6 Klebekaschieren | 218 |
8.6.1 Allgemeines | 218 |
8.6.2 Kaschierverfahren | 219 |
9 Thermoformverfahren auf Rollenautomaten, Stanzstation mit Messerschnitt | 223 |
9.1 Prinzipieller Ablauf in der Formstation | 223 |
9.2 Maschinenausstattungen mit Auswirkung auf die Formungsverfahren | 227 |
9.3 Auswahl des richtigen Formungsverfahrens und des Werkzeugaufbaus | 228 |
9.4 Hinweise für die Beeinflussung der Wanddickenverteilung | 229 |
10 Thermoformverfahren auf Rollenautomaten, Form-Stanzwerkzeuge mit Scherschnitt | 235 |
10.1 Kinematik der Form und Stanzstation | 235 |
10.2 Die Besonderheiten einer mechanischen Kurvensteuerung | 237 |
10.3 Ablaufdiagramm einer Formstation mit Form und Stanzwerkzeug mit Negativformung | 238 |
10.3.1 Die Formluftreduzierung | 239 |
10.3.2 Niederhalter-Steuerung | 239 |
10.4 Ablaufdiagramm einer Formstation mit Form und Stanzwerkzeug mit Scherschnitt für Positivformung | 241 |
11 Sonderverfahren in kombinierten Form-Stanzwerkzeugen in Rollenautomaten | 243 |
11.1 Auskleiden von formstabilen Behältern | 243 |
11.2 Etikettieren im Formwerkzeug (In-Mould-Labeling IML) | 245 |
11.3 Form-Stanzwerkzeug für randlose Formteile | 248 |
11.4 Thermoformen von Hohlboden-Bechern | 249 |
11.5 Thermoformen mit Form und Gegenform | 250 |
12 Thermoformen von durchsichtigen Teilen | 251 |
12.1 Allgemeine Regeln für das Formen von durchsichtigen Teilen | 251 |
12.2 Besonderheiten beim Formen auf Plattenmaschinen | 253 |
12.3 Besonderheiten beim Formen auf Rollenautomaten | 254 |
12.4 Verfahrensbeispiele – Herstellen von durchsichtigen Teilen | 258 |
12.5 Besondere Herstellverfahren für durchsichtige Teile | 263 |
13 Thermoformen von vorbedruckten Halbzeugen | 265 |
13.1 Allgemeines | 265 |
13.2 Ermittlung des Zerrdrucks | 268 |
14 Kühlen der geformten Teile | 273 |
14.1 Die Entformtemperatur | 273 |
14.2 Einflüsse auf die Kühlzeit | 274 |
14.3 Kühlen mit dem Formwerkzeug | 275 |
14.4 Kühlen mit Luft | 276 |
14.4.1 Stand der Technik beim Kühlen mit Luft in Plattenmaschinen | 277 |
14.4.2 Reduzierung der Werkzeugtemperatur in Verbindung mit kälterer Kühlluft | 279 |
15 Entformen | 283 |
16 Stapeln von Teilen | 287 |
16.1 Allgemeines | 287 |
16.2 Stapelung von Formteilen mit wechselnden Stapelnoppen | 293 |
17 Nachbearbeitung an thermogeformten Teilen | 295 |
17.1 Trennen, Schneiden | 295 |
17.2 Entgraten | 298 |
17.3 Verbinden | 298 |
17.4 Recycling | 300 |
18 Stanzen von thermogeformten Teilen | 301 |
18.1 Messerschnitt | 301 |
18.2 Scherschnitt | 309 |
18.3 Vergleiche von Messer- und Scherschnitt | 316 |
18.4 Einflussfaktoren auf das Stanzen | 319 |
18.5 Engelshaarbildung | 320 |
18.5.1 Verringerung der Engelshaarbildung beim Messerschnitt | 325 |
18.5.2 Verringerung der Engelshaarbildung beim Scherschnitt in Form- und Stanzwerkzeug | 325 |
18.6 Unsaubere Schnitte – Bartbildung | 327 |
18.7 Stanzkräfte | 329 |
18.8 Schlussfolgerung | 331 |
18.8.1 Messerschnitt-Stanzwerkzeuge für separate Stanzstation | 331 |
18.8.2 Scherschnitt-Stanzwerkzeuge für separate Stanzstation | 332 |
18.8.3 Form-Stanzwerkzeuge mit Messerschnitt | 333 |
18.8.4 Form-Stanzwerkzeuge mit Scherschnitt | 333 |
18.9 Verwandte Schneidverfahren | 334 |
19 Dekoration im Thermoformen | 338 |
19.1 Bilder | 342 |
20 Deformation von thermogeformten Teilen | 351 |
20.1 Nachweis der Einflüsse auf die Deformation | 351 |
20.2 Einfluss von Dickstellen | 353 |
20.3 Einfluss der Spannungen im Halbzeug | 353 |
20.4 Deformation von einem etikettierten Formteil | 354 |
20.5 Deformation des Spannrands eines rechteckigen Formteils | 354 |
20.6 Deformation bei anisotroper Schwindung | 355 |
20.7 Schlussfolgerung, Ursachen für Deformation | 357 |
20.8 Tipps und Hinweise in Bezug auf Deformation | 357 |
21 Thermoformwerkzeuge | 359 |
21.1 Begriffe und Definitionen | 359 |
21.2 Werkstoffe für das Formsegment | 360 |
21.3 Hilfe für die Werkstoff- bzw. Variantenwahl für ein Werkzeug | 364 |
21.4 Positiv- oder Negativ-Formung?? | 365 |
21.5 Auslegung der Formfläche | 366 |
21.6 Verarbeitungsschwindung: Wer liefert den Wert?? | 370 |
21.7 Bestimmen der Halbzeuggröße | 371 |
21.8 Der Unterbau | 372 |
21.8.1 Prinzipskizzen für Werkzeugaufbauten | 375 |
21.8.2 Verstellbare Unterbauten für Plattenmaschinen | 379 |
21.8.3 Unterschied zwischen Festformat- und verstellbarem Unterbau | 380 |
21.9 Gestaltungsdetails für Thermoformwerkzeuge | 381 |
21.9.1 Seitenwandschrägen | 381 |
21.9.2 Oberflächenrauheit | 382 |
21.9.3 Radien | 385 |
21.9.4 Werkzeugentlüftung, Abluftquerschnitte | 386 |
21.9.5 Hohlräume | 390 |
21.9.6 Werkstoffe für Vorstreckstempel | 390 |
21.9.7 Vorstreckstempel-Konturen für Negativformung | 392 |
21.9.8 Vorstreckstempel für Positivwerkzeuge | 396 |
21.10 Werkzeuge mit Hinterschnitt | 397 |
21.10.1 Entformen von Hinterschnitten ohne Losteile | 397 |
21.10.2 Losteile (Schieber) zum Entformen von Hinterschnitten | 397 |
21.11 Werkzeuggestaltung für flache Formteile mit geringer Verstreckung | 398 |
21.12 Werkzeuge für das Formen von durchsichtigen Teilen | 399 |
21.13 Werkzeuge für Twinsheetformung | 401 |
21.14 Werkzeuge für Filmscharniere und Schnappverschlüsse | 407 |
21.15 Form-Stanzwerkzeuge mit Messerschnittschnitt in Rollenautomaten | 413 |
21.16 Form-Stanzwerkzeuge mit Scherschnitt in Rollenautomaten | 416 |
21.17 Präventive Instandhaltung von Formwerkzeugen | 429 |
22 Temperieren von Thermoformwerkzeugen | 433 |
22.1 Allgemeines | 433 |
22.1.1 Begriffe beim Temperieren | 433 |
22.1.2 Einflüsse der Werkzeugtemperatur | 434 |
22.1.3 Wann kann die Werkzeugtemperierung entfallen?? | 434 |
22.2 Temperiermedien | 435 |
22.3 Werkstoffe für temperierbare Thermoformwerkzeuge | 436 |
22.4 Varianten der Kühlkreisläufe | 436 |
22.4.1 Beispiele für Kreisläufe in Thermoformmaschinen | 437 |
22.5 Kühlverfahren | 439 |
22.6 Der Kühlbedarf eines thermogeformten Teils | 440 |
22.6.1 Das Enthalpie-Diagramm | 440 |
22.6.2 Enthalpie-Tabellen | 441 |
22.6.3 Erforderliche Kühlleistung eines Werkzeugs | 442 |
22.7 Auslegung der Temperierung eines Formwerkzeugs | 442 |
22.7.1 Zu kühlende Materialmenge (Materialdurchsatz) | 443 |
22.7.2 Erforderliche Kühlleistung während der Produktion | 444 |
22.7.3 Kühlwasserbedarf für die Werkzeugkühlung | 445 |
22.7.4 Erforderliche Kontaktfläche für das Kühlwasser | 445 |
22.7.5 Gesamtlänge der Kühlkanäle | 447 |
22.7.6 Wassergeschwindigkeit | 447 |
22.7.7 Resultierender Druckabfall im Werkzeug | 448 |
22.7.8 Druckabfall beim Anschließen des Formwerkzeugs in der Maschine | 450 |
22.8 Druckabfall in der Maschinenverrohrung | 452 |
22.9 Druckabfall im gesamten Temperierkreislauf | 453 |
22.10 Prüfung der Förderleistung des angeschlossenen Temperier- oder Kühlgeräts | 454 |
22.11 Beurteilen des Prüfergebnisses | 455 |
22.12 Konstruktive Auslegungsmöglichkeiten bei der Wärmeübertragung | 456 |
22.13 Der Einfluss der Luftkühlung auf die Werkzeugkühlung | 456 |
22.14 Präventive Instandhaltung | 457 |
23 Energieverbrauch des Thermoformens | 461 |
23.1 Allgemeines | 461 |
23.2 Spezifischer Energieverbrauch im Thermoformen | 462 |
23.3 Der Anteil der Energiekosten an den Herstellkosten von Ziehteilen | 465 |
23.4 Möglichkeiten zur Reduzierung des spezifischen Energieverbrauchs | 468 |
23.4.1 Energie sparen mit elektrischen Antrieben | 470 |
23.4.2 Reduzierung des Energieverbrauchs für die Druckluftformung | 472 |
23.4.3 Reduzierung des zu füllenden Volumens mit Druckluft, die Formluftreduzierung | 473 |
23.4.4 Einfluss des Druckniveaus | 474 |
23.4.5 Reduzierung des Energieverbrauchs beim Heizen | 478 |
23.4.6 Kosten einsparen mit neuen Vakuumpumpen | 481 |
23.4.7 Kurze Kühlzeiten reduzieren Energiekosten | 481 |
23.4.8 Isolieren von Verrohrungen?? | 483 |
23.4.9 Einsatz von Freiluftkühlern anstelle von Kältemaschinen mit Kompressor | 483 |
23.4.10 Zeitversetzter Heizungsstart senkt Strompreis | 483 |
23.4.11 Nutzung der Energieabsenkung für längere Stillstandzeiten | 484 |
23.4.12 Nutzung der Maschinengrundeinstellung | 484 |
23.4.13 Regelmäßige Wartung | 484 |
23.4.14 Die dynamische Prozessoptimierung | 485 |
23.4.15 Die Energieverbrauchsanzeige | 485 |
23.4.16 Energieverbrauchsmessungen in der Produktion | 485 |
24 Fehler im Thermoformen | 487 |
24.1 Gestaltungsfehler am Formteil | 487 |
24.2 Fehler am Halbzeug | 492 |
24.3 Auswahl der richtigen Thermoformmaschine | 494 |
24.4 Fehler beim Aufstellen der Thermoformmaschine | 495 |
24.5 Fehler am Thermoformwerkzeug | 495 |
24.6 Fehler beim Einfahren von neuen Thermoformwerkzeugen | 497 |
24.7 Fehler bei Bemusterungen | 498 |
24.8 Fehler bei der Beheizung mit Infrarotstrahlern | 498 |
24.9 Leitungsquerschnitte für Luft und Vakuum | 499 |
24.10 Verhindern von Falten | 500 |
24.11 Fehlersuche beim Thermoformen | 501 |
25 Literaturverzeichnis | 513 |
25.1 Weiterführende Fachliteratur | 513 |
Index | 515 |