Maßhaltigkeit von Kunststoff-Formteilen

1 1Ma haltigkeit von kunststoff -FormteilenMa haltigkeit von Kunststoff-Formteilen Die neue DIN Dirk FalkeIngenieurb ro Falke Formteilentwicklung Werkzeugkonstruktion F ll- und Verzugsanalysen Maschinenbaukonstruktion Gerichts-, Privat- und Schiedsgutachten Beratung Spritzguss-/ Werkzeugtechnik Seminare / Formteil- 12 Entscheidungsfelder zur Entwicklung und Fertigung ma haltiger kunststoff -FormteileWerkstoffTeilegeomet rieWerkzeugFertigungAlle vier Entscheidungsfelder beeinflussen die erreichbare Qualit t!23 Besondere Schwachpunkte der DIN 16901 Technisch wichtige Thermoplaste, insbesondere Hochtemperatur best ndige Typen, sind nicht enthalten (traf Aussagen zu 53 Kunststoffsorten).

2 Bei gef llten und bei weichen bis gummielastischen Thermoplasten fehlt meist eine ausreichende Differenzierung der Typen. Blendformmassen sind nicht ausreichend ber cksichtigt. lie heute unakzeptabel gro e Toleranzfelder zu kennt nur Papierzeichnungen - kein CAD Formteile bestehen berwiegend aus Regelgeometrien Zu ungenaue Definition der Abnahmebedingungen3 Charakteristika der DIN 16742 Toleranzfeldgr en der beiden Toleranzreihen der DIN 16901 stehen weiter zur Verf gung (Normalfertigung, Genaufertigung) Zwei weitere Toleranzreihen mit engeren Toleranzfeldern wurden hinzugef gt(Pr zisions- und Sonderpr zisionsfertigung)

3 Bedingungen f r die Einhaltung dieser engen Toleranzen wurden beschrieben Basiert auf den aktuellen globalen GPS-Normen genaue Definition der Abnahmebedingungen4 Welche Chancen er ffnet die DIN 16742? (1)Die Norm bietet dem Formteilentwickler:- die M glichkeit zu pr fen, ob die von ihm konstruktiv ben tigte Toleranz realistisch und wenn ja, dann mit welchem Fertigungsaufwand!(Welches Kostenniveau?)54 Welche Chancen er ffnet die DIN 16742? (2)Die Norm bietet dem Formteilhersteller:- die M glichkeit schnell und einfach zu pr fen, ob die in der Formteilzeichnung geforderten Toleranzen von ihm erf llbar sind,- und wenn ja, dann mit welchem Fertigungsaufwand!

4 6 Welche Chancen er ffnet die DIN 16742? (3)Die Norm bietet dem Werkzeugmacher:- die M glichkeit schnell und einfach zu pr fen, ob die in der Formteilzeichnung geforderten konstruktiv ben tigte Toleranz realistisch ist und einzusch tzen, ob der beteiligte Kunststoffverarbeiter in der Lage ist, die notwendigen Voraussetzungen zu erf ufige Anwendungsfehler (1) kunststoff ist weiches Metall So anders kann der kunststoff doch nicht sein kunststoff ist Stahl mit geringerem E-Modul Daraus folgt die konsequente Weigerung, die Zeitabh ngigkeit vieler Eigenschaften und der Ma e der Bauteile aus kunststoff zu akzeptieren.

5 8H ufige Anwendungsfehler (2) Feuchtigkeitsaufnahme bedingte Quellung Nachkristallisation Nachschwindung Nachh rtung (bei Duroplasten)96H ufige Anwendungsfehler (3) Ich messe die Bauteile wann ich es f r richtig halte! Aber das will doch der Kunde gar nicht wissen ..10 Verzug von Kunststoffteilen entsteht durch Schwindungsdifferenzen (Schwindungsanisotropien)in verschiedenen Geometriebereichen des Formteils117 Verzug von Kunststoffteilen kann nicht ausgeschlossen werden, aber durch geschickte Ma nahmen minimiert werden12 Grundsatz zur DIN 16742!!! Die Toleranzen, welche erforderlich sind, um die Funktion der Bauteile sicherzustellen, muss der Formteilentwickler/ -konstrukteur ist, auf Grund der Vielzahl der Anwendungsf lle nicht normierbar!

6 Die Norm bietet die M glichkeit der berpr fung, ob die Einhaltung der Toleranz der Fertigungsma etechnologisch m glich kann mit Hilfe der Norm der notwendige Fertigungsaufwand eingesch tzt in allen anderen Qualit tsbereichen kann auch die Norm nicht vor Selbst bersch tzungen sch tzen!138 Werkzeuggebundene und nicht werkzeuggebundene Ma eNicht werkzeuggebendene Ma eWerkzeuggebundene Ma e14 Bei Allgemeintoleranzen wird k nftig nicht mehr nach werkzeuggebundenen und nichtwerkzeuggebundenen Ma en bringt eine deutliche vereinfachte Handhabung f r die Gegenstand der vorliegenden Norm sind fertigungstechnisch m gliche Formteiltoleranzen f r L ngenma e sowie ausgew hlte Form- und Lagetoleranzen.

7 F r Winkelabweichungen sind nur erkl rende Hinweise vorgesehen. Die Ma toleranzen gelten f r das Spritzgie en, Spritzpr gen, Spritz-pressen und Pressen von nicht por sen Formteilen aus Thermoplasten, thermoplastischen Elastomeren und Duroplasten. F r spezielle Verfahrensvarianten ( z. B. Gas- und Wasserinjektionstechniken, Mehr-komponentenspritzgie en) werden f r eine sinngem e Anwendung der Norm Absprachen zwischen Formteilhersteller und Abnehmer empfohlen. F r por se Formstoffe, die durch physikalische oder chemische Treibverfahren hergestellt werden, sind die L ngenma toleranzen Grundlagen Gew hrleistung weitgehender Kompatibilit t mit internationalem Toleranz- und Passungssystem nach DIN EN ISO 286.

8 Ersatz einer permanent zu aktualisierenden Formmasseliste durch die Typenzuordnung mittels genauigkeitsrelevanter Eigenschaften. Einstufung des mobilisierbaren Fertigungsaufwandes (Maschinen-f higkeit, Prozessstabilit t, Qualit tssicherung) f r das erforder-liche Genauigkeitsniveau aus einer realistischen Analyse des Leistungsverm gens des Formteilherstellers in Toleranzreihen (Aufwandsreihen). Anwendung der Tolerierungsgrunds tze1710Ma gr en und Ma beziehungenzur Kennzeichnung der Lage (Toleranzmittenma C) der Verschiebung (Ma verschiebung l) der Streuung (Toleranz T) f r die Ma ebenen:WerkzeugfertigungTeilefertigung(A BF)(ABW) lVTeileanwendung(AWB) lACKonturfertigungstoleranzFormteilanwen dungstoleranzFormteilfertigungstoleranz( Gesamttoleranz)CWFCATWTFTA18 Anwendungsbedingte Ma verschiebungen ( lA) W rmedehnung (+) oder kontraktion (-).

9 Durch Temperatur nderung verursachte Ma nderung, die sich mit geringer zeitlicher Verz gerung zur Temperatur nderung der Teile einstellt und daher immer zu ber cksich-tigen ist. Quellung (+) und/oder Nachschwindung (-): Durch molekulare und mikromorphologische Struktur nderungsprozesse sowie durch Diffusions-und Migrationsprozesse verursachte Ma nderung, die sich mit gro er zeitlicher Verz gerung zur Ver nderung der jeweiligen Wirkungsfaktoren einstellt und daher als komplexe Gr e situations- und zeitabh ngig zu ber cksichtigen ist. Verschlei von Innenma en (+) oder Au enma en (-): Durch Werkstoff-abtrag (Abrasion) verursachte Ma nderung, die abh ngig von Art, Gr e und Dauer der Verschlei beanspruchung (Reibung, Kavitation, Erosion) zu ber cksichtigen ist.

10 Mechanische Deformation als Dehnung (+) oder Stauchung (-): Durch u ere Kr fte und/oder Momente bewirkte beiABF(-)0II K minQuellung(+)K IK max Konditionierung K minK max = 0= 0 TemperungK max K minZeit K minK max Nachschwindung und Quellung ( K)Formstoffbeispiele f r Freibewitterung im mitteleurop ischen KlimaIPA6, PA66 IIPP, PEIIIPOM, FS 3120 Abnahmebedingungen der Formteilfertigung (ABF)F r normative Abnahmebedingungen gelten die Kontrollma e als Abnahmewerte, wenn die Form-teile nach der Fertigung bis zur Abnahme bei 23 C 2 K und50 % 10 % relative Luftfeuchte gelagert sowie fr hestens 16 h und sp testens 72 hnach der Herstellung gepr ft der Toleranzgruppen ==51iigPPTGTG1TG2TG3TG4TG5TG6TG7TG8TG9Pg 12345678 922 ToleranzgruppenNennma zuordnungin mmISO-Grundtoleranzgrade (IT) f r werkzeuggebundene Ma e TG1TG2TG3TG4TG5TG6TG7TG8TG91 bis 6 8910111213141516> 6 bis 12091011121314151617> 120 bis 500 1112131415161718> 500 bis 1000.