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Table of Contents Mold-Making Handbook Herausgegeben von Günter Mennig, K. Stoeckhert ISBN (Buch): 978-1-56990-446-6 ISBN (E-Book): 978-1-56990-550-0 For further information and order see http://www.hanser-fachbuch.de/978-1-56990-446-6 or contact your bookseller. © Carl Hanser Verlag, München

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Table of Contents

Mold-Making Handbook

Herausgegeben von Günter Mennig, K. Stoeckhert

ISBN (Buch): 978-1-56990-446-6

ISBN (E-Book): 978-1-56990-550-0

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Contents

About the Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V

Contributors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII

Editor’s Preface to the 3rd edition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XI

1 Molds for Various Processing Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Injection Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

P. Wippenbeck1.1.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.2 Injection Molding Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.3 Design of the Molded Part . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.1.4 Basic Mold Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.1.5 Types of Ejection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.1.5.1 Products without Undercuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.1.5.2 Products with External Undercuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.1.5.3 Product with Internal Undercuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.1.5.4 Products with Internal Threads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.1.6 Gate Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.1.6.1 Gate Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.1.6.2 Solidifying Runner, Remaining at the Molded Part . . . . . . . . . 231.1.6.3 Automatically Separated Runner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.1.6.4 Pass Through Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291.1.6.5 Hotrunner Molds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311.1.6.6 Hotrunner Nozzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341.1.7 Venting of the Cavity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371.1.8 Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391.1.9 Special Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411.1.9.1 Stack Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411.1.9.2 Injection-Compression Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431.1.9.3 Multi-Component Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

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XIV Contents

1.1.9.4 Outsert Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481.1.9.5 Molds for Thermosets and Elastomers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

1.2 Compression and Transfer Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52J. Berthold1.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521.2.2 Compression Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531.2.2.1 General Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531.2.2.2 Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551.2.2.3 Components of a Compression Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561.2.3 Transfer Molding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561.2.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561.2.3.2 Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571.2.3.3 Structure of a Transfer Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571.2.4 Making Compression Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581.2.4.1 Machining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591.2.5 Mold Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591.2.5.1 Types of Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601.2.5.1.1 Small-Series Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601.2.5.1.2 Test Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601.2.5.1.3 Standard Mold Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601.2.5.1.4 Conventional Compression Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621.2.5.2 Structural Mold Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621.2.5.2.1 Positive Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621.2.5.2.2 Positive Mold with Lands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631.2.5.2.3 Multi-Cavity Mold with a Common Loading Chamber. . . . . . . 641.2.5.2.4 Multi-Cavity Mold with Individual Loading Chambers . . . . . . 641.2.5.2.5 Mold with Lateral Core Puller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651.2.5.2.6 Split Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661.2.5.2.7 Hinged Split-Cavity Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661.2.5.2.8 Mold with Inserts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671.2.5.2.9 Unscrewing Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671.2.5.3 General Aspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681.2.6 Sheet Molding Compound (SMC)-Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691.2.6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691.2.6.2 Mold Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701.2.6.2.1 Mold Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721.2.6.2.2 Ejector Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731.2.6.2.3 Undercuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741.2.6.2.4 Heating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751.2.7 GMT/LFT Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751.2.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

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XV Contents

1.2.7.2 Process Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 761.2.7.2.1 Pressure Forming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 761.2.7.2.2 Flow Molding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 761.2.7.3 Mold Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 761.2.8 Practical Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

1.3 Molds for Polyurethane Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78U. Knipp, U. Maier1.3.1 Products, Processes, Applications, Shrinkage, and Mold

Carriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791.3.1.1 Material Components, Processing, Applications . . . . . . . . . . . . 791.3.1.2 Shrinkage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801.3.1.3 Mold Carriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 811.3.2 Molds for Low-Density PUR Foam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 821.3.2.1 Processing Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831.3.2.1.1 Reaction Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831.3.2.1.2 Internal Pressure in Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 841.3.2.2 Filling Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851.3.2.2.1 Open-Mold Filling Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851.3.2.2.2 Closed-Mold Filling Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 861.3.2.3 Venting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 871.3.2.4 Mold Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 891.3.2.4.1 Clamping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911.3.2.4.2 Closing and Opening Mechanism, Demolding Aids . . . . . . . . . 921.3.2.4.3 Fastening of Inserts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931.3.2.5 Molds for Flexible PUR Foams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931.3.2.6 Molds for Semirigid Foams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 951.3.2.7 Molds for Rigid PUR Foams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 961.3.3 Molds for PUR Integral Skin Foams (Self-Skinning Foams) . . 991.3.3.1 Influence of Processing on Mold Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 991.3.3.1.1 Temperature control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 991.3.3.1.2 Sealing at Parting Line, Ejectors, and Side Cores/Sliders . . 1001.3.3.2 Gating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011.3.3.3 Venting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1031.3.3.4 Molds for Flexible Integral Skin Foams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1051.3.3.5 Molds for Semirigid Integral Skin Foams . . . . . . . . . . . . . . . . . 1051.3.3.6 Molds for Rigid Integral Skin Foams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1061.3.4 Molds for Microporous PUR Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1071.3.4.1 Molds for Flexible, Microporous PUR Products . . . . . . . . . . . . 1081.3.4.2 Molds for Tough, Rigid, Microporous PUR (RIM) Products . 1081.3.4.3 Molds for Rigid, Microporous PUR Products . . . . . . . . . . . . . . 1091.3.5 Molds for PUR Casting Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

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XVI Contents

1.4 Blow Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112O. Eiselen1.4.1 Process Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1121.4.1.1 Different Types of Blow Molding Processes . . . . . . . . . . . . . . . 1121.4.1.2 Extrusion Blow Molding Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1131.4.1.2.1 Continuous Extrusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1131.4.1.2.2 Intermittent Parison Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1141.4.1.2.3 Parison Generation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1161.4.1.2.4 Different Blow Up Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1171.4.1.2.5 Special Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1191.4.2 Extrusion Blow Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201.4.2.1 Mold Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201.4.2.1.1 Prototype Blow Molds Made from Cast Resin . . . . . . . . . . . . . . 1201.4.2.1.2 Prototype Blow Molds with Metal-Coated Model and

Metal-Filled Cast Resin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201.4.2.1.3 Blow Molds Made from Cast Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201.4.2.1.4 Milled Prototype Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1211.4.2.1.5 Production Blow Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1211.4.2.2 Construction Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1231.4.2.2.1 Alignment of Blow Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1231.4.2.2.2 Cutting Edges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1241.4.2.2.3 Clamp Stops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1261.4.2.2.4 Venting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1261.4.2.3 Blow Mold Cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1261.4.2.4 Accessories for Blow Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1291.4.2.5 Integrated Postmolding Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1301.4.2.5.1 Postcooling with a Cooling Fixture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1301.4.2.5.2 Manufacturing the Finished Product in the Blow Molding

Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1311.4.3 Injection Blow Molding and Dip Blow Molding . . . . . . . . . . . . 1331.4.4 Use of Computers for Blow Molding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

1.5 Molds for Thermoforming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138P. Schwarzmann1.5.1 General Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1381.5.2 Process in Thermoforming. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1391.5.3 The Mold and the Format Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1391.5.4 Positive or Negative Forming? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1411.5.5 Design Guidelines for Thermoforming Molds . . . . . . . . . . . . . 1411.5.5.1 Material Choice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1411.5.5.2 Molding Shrinkage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1441.5.5.3 Draft Angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

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XVII Contents

1.5.5.4 Radii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1451.5.5.5 Surface Roughness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1471.5.5.6 Assisting Plug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1471.5.5.7 Venting Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1501.5.5.8 Cavities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1521.5.5.9 Avoidance of Edge Webbing in Positive Molds . . . . . . . . . . . . . 1521.5.5.10 Vacuum Losses when Designing Mold Bottom Wrongly . . . . 1531.5.5.11 Suggestions for Temperature Control of Hot Forming

Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1541.5.6 Substructure of Hot Forming Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1551.5.6.1 Vacuum Forming on a Sheet Processing Machine . . . . . . . . . 1551.5.6.2 Pressure Air Forming with Forming/Punching Mold

with Shear Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1561.5.6.3 Pressure Air Forming with Forming/Punching Mold

with Steel Rule Die . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1571.6 Rotational and Slush Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

O. Wandres, R. Hentrich1.6.1 Process Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1581.6.2 Strength of a Rotomolded Part . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1581.6.3 Mold Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1591.6.4 Nomenclature of Rotational Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1601.6.5 Types of Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1611.6.5.1 Prototype Rotational Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1611.6.5.2 Sheet Steel Rotational Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1621.6.5.3 Aluminum Rotational Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1631.6.5.4 Electroplated Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1651.6.6 Mold Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1681.6.6.1 Closing and Clamping of Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1681.6.6.2 Mold Wall Thickness and Centering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1691.6.6.3 Mold Surfaces and Changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1691.6.7 Mold Peripheral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1701.6.7.1 Mold Venting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1701.6.7.2 Non-Permanent Release Agent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1711.6.7.3 Mold Coating (Permanent Release Coatings) . . . . . . . . . . . . . . 1711.6.7.4 Threads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1721.6.7.5 Other Inserts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1721.6.8 Post-Processing of Rotomolded Plastic Products . . . . . . . . . . . 1721.6.8.1 Openings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1721.6.8.2 Decoration of Rotomolded Plastic Products . . . . . . . . . . . . . . . . 1721.6.9 Electroplated Mold for the Slush Molding Process . . . . . . . . . 173

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XVIII Contents

1.7 Molds for Thermoplastic Foams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179N. Reuber1.7.1 Thermoplastic Foams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1791.7.2 Conventional Molding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1821.7.2.1 Procedure Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1821.7.2.1.1 Filling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1831.7.2.1.2 Expanding and Fusing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1841.7.2.1.3 Cooling and Stabilizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1861.7.2.1.4 Demolding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1871.7.2.2 Special Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1881.7.2.2.1 Process with Non-Perforated Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1881.7.2.2.2 Low Temperature Horizontal (LTH) Process . . . . . . . . . . . . . . . 1881.7.2.2.3 Transfer Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1891.7.2.2.4 Multiple-Density-Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1891.7.3 Mold Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1901.7.3.1 Essential Requirements on the Mold Construction . . . . . . . . 1901.7.3.2 Mold Materials. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1931.7.3.3 Mold Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1931.7.3.4 Special Mold Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1961.7.3.4.1 Mono-Block Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1961.7.3.4.2 Molds with Adjustable Walls (Gradually or Continuously)

for Insulation Plates and Small Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1961.7.3.4.3 Mold for the Thin-Walled Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1971.7.4 Block Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1971.7.4.1 Process Discription . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1971.7.4.2 Constructive Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

1.8 Molds for Continuous Fibre Reinforced Polymer Composites . . . . . . . . . 200P. Mitschang, R. Schledjewski, A. K. Schlarb1.8.1 General Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2001.8.2 Molds for the Vacuum-Autoclave-Technology . . . . . . . . . . . . . . 2011.8.2.1 General Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2011.8.2.2 Prepreg-Low Pressure-Autoclave Technology . . . . . . . . . . . . . . 2021.8.2.3 Molds for the “Soft Core” Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2021.8.2.3.1 Master Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2021.8.2.3.2 Mold Cavity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2031.8.2.3.3 Product Substitute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2041.8.2.3.4 Elastic Mat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2051.8.2.3.5 Manufacturing of Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2051.8.2.4 Molds for the Hard-Core Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2071.8.2.4.1 Mold Construction and Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2071.8.2.4.2 Manufacture of Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

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XIX Contents

1.8.2.5 Molds for Automated Tape Laying . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2081.8.3 Continuous Fiber-Reinforced Thermoplastics . . . . . . . . . . . . . 2091.8.3.1 General Information and Fundamentals of the Processes . . 2091.8.3.2 Molds for Semifinished Part Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2091.8.3.2.1 General Information and Fundamentals of the Processes . . 2091.8.3.2.2 Molds for Flat Semifinished Plates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2101.8.3.2.3 Molds for Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2121.8.3.3 Molds for Forming Technology (Thermoforming) . . . . . . . . . . 2131.8.3.3.1 General Information and Fundamentals of the Processes . . 2131.8.3.3.2 Molds for the Stamp Forming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2141.8.3.3.3 Molds for the Diaphragm Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2171.8.3.3.4 Molds for Sandwich Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2181.8.3.3.5 Molds for the Process Step Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2191.8.3.4 Molds for the Welding Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2201.8.4 Molds for the Resin Injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2211.8.4.1 General Information and Fundamentals of the Process . . . . 2211.8.4.2 Molds for the Preform Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2231.8.4.2.1 Binder-Forming Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2231.8.4.2.2 Stitching Technology Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2251.8.4.3 Molds for Vacuum Assisted Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2271.8.4.3.1 Molds with a Fixed and Flexible Mold Half. . . . . . . . . . . . . . . . 2271.8.4.3.2 Molds with Two Fixed Mold Halves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2301.8.4.4 Molds for Pressure-Assisted Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2321.8.4.5 Molds for Hollow Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2351.8.5 Molds for the Winding Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2381.8.5.1 General Information and Fundamentals of the Process . . . . 2381.8.5.2 Molds for Rotationally Symmetrical Components . . . . . . . . . . 238

1.9 Molds for Elastomer Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241Th. Bauernhansl, K. Zoller1.9.1 Compression Molding (CM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2421.9.2 Transfer Molding (TM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2441.9.3 Injection Molding (IM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2461.9.4 Additional Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2501.9.4.1 Process Combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2501.9.4.2 Gate Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2511.9.5 Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2541.9.5.1 Types of Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2551.9.5.2 Mold Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

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XX Contents

1.10 Micro Injection Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258G. Konzilia1.10.1 General Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2581.10.1.1 Injection Molding Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2581.10.1.2 Molded Part Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2581.10.1.2.1 Cooperation with Customers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2591.10.1.3 Materials for Injection Molded Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2601.10.2 Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2611.10.2.1 The Micro-injection Mold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2611.10.2.1.1 Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2611.10.2.1.2 Demolding and Ejection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2621.10.2.1.3 Venting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2631.10.2.1.4 Mold Guiding and Centering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2641.10.2.1.5 Temperature Control and Cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2651.10.2.2 Special Procedures and Alternative Processes . . . . . . . . . . . . 2651.10.2.2.1 Variotherm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2651.10.2.2.2 Insertion Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2661.10.2.2.3 Multi-Component and Assembly Injection Molding . . . . . . . . 2661.10.2.2.4 Compression Injection Molding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2671.10.2.2.5 Hot Embossing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2671.10.2.3 Environment and Continuing Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2681.10.3 Manufacture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2691.10.3.1 Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2691.10.3.1.1 Materials for Constructional Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2691.10.3.1.2 Standard Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2691.10.3.2 Cavity Stacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2691.10.3.2.1 Material for Cavity Stacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2701.10.4 Manufacturing Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2701.10.4.1 In General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2701.10.4.1.1 Mechanical Manufacturing Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . 2701.10.4.1.2 Alternative Manufacturing Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2741.10.4.1.3 Surface Treatment and Refining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2761.10.4.1.4 Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2771.10.5 Injection Molding Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2771.10.6 Mold Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2781.10.7 Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

1.11 Prototype, Small and Pre-Series Molds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280R. Hofmann1.11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2801.11.2 Indirect Prototype Molding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2801.11.2.1 Vacuum Casting Polyurethane (PU) on silicone molds . . . . . 280

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XXI Contents

1.11.2.1.1 Vacuum Casting PU Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2801.11.2.1.2 Manufacture of Silicone Molds PU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2831.11.2.2 Vacuum Casting Polyamide (PA) through silicone molds . . . 2841.11.2.3 Synthetic Resin Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2871.11.2.3.1 Polyurethane Casting with Synthetic Resin Molds . . . . . . . . . 2871.11.2.3.2 Manufacture of Synthetic Resin Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2871.11.2.4 Manufacture of Synthetic Resin Molds for Injection

Molding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2901.11.2.5 Molds Manufactured through Generative Manufacturing

Procedures on the Example of LaserCUSING®-Technology . 2921.11.2.6 Aluminum Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2941.11.2.6.1 Manufacture of Aluminum Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2941.11.2.6.2 Aluminum Molds with LaserCUSING® Loose Parts . . . . . . . . 2951.11.2.6.3 Aluminum Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

2 Mold Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3012.1 Design Process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

P. Karlinger, F. Hinken2.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3012.1.1.1 Injection Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3032.1.1.2 Phases of the Mold Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3032.1.1.3 From the Offer to the Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3072.1.1.4 The Design Process in Injection Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3182.1.2 Simulation for Injection Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3232.1.2.1 General Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3232.1.2.2 The Types of Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3252.1.2.3 The Flow Pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3262.1.2.4 Shrinkage and Warpage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3282.1.2.5 Thermal Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3292.1.2.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

2.2 Standardization and Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332J. Gockel, A. Brandt2.2.1 Standardization for Injection Molding and Hot Runner

Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3322.2.2 Standards in Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3352.2.2.1 Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3362.2.2.2 Standardized Guide Element in Mold Making . . . . . . . . . . . . . 3412.2.2.3 Standards for Demolding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3432.2.2.4 Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

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XXII Contents

2.3 Hot and Cold Runner Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349D. Paulmann, M. Sander2.3.1 Advantages of Using the Hot Runner Technology . . . . . . . . . . 3492.3.2 Design of Hot Runner Systems and Hot Halves . . . . . . . . . . . . 3512.3.3 Application Areas and Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3522.3.3.1 Hot Runner Solutions for Packaging Parts, Closures, and

Miscellaneous Polyolefin Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3532.3.3.2 Hot Runner Solutions for Technical Components . . . . . . . . . . 3562.3.3.3 Hot Runner Solution for Small and Micro Injection Molded

Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3582.3.3.4 Hot Runner Solutions for Multi-Point Gating through

Nozzles and Multi-Nozzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3602.3.3.5 Hot Runner Solutions with Needle Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3612.3.4 Hot Runner Manifold Systems, Wired Systems, and Hot

Halves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3672.3.5 Hot Runner Control Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3702.3.6 Cold Runner Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3722.3.6.1 Function and Advantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3722.3.6.2 Processable Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3732.3.6.3 Mold Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3752.3.6.4 Demolding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3752.3.6.5 Mold Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376

2.4 Temperature Control of Injection Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377P. Thienel2.4.1 Tasks and Goals of the Mold Temperature Control . . . . . . . . . 3772.4.2 Influence of Processing Temperatures on the Cooling and

Cycle Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3792.4.3 Cavity Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3792.4.4 Influence of Temperature Control on the Molded Part

Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3812.4.5 Requirements for the Temperature Control System . . . . . . . . 3832.4.6 Temperature Control Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3832.4.7 Flow Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3852.4.7.1 Series Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3852.4.7.2 Parallel Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3862.4.8 Practical Designs of Conventional Temperature Control

Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3872.4.8.1 Flat Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3872.4.8.2 Temperature Control of Molded Part Corners . . . . . . . . . . . . . 3882.4.8.3 Temperature Control of the Core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3892.4.8.3.1 Temperature Control Tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

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XXIII Contents

2.4.8.3.2 Separating Plate (Deflection Bar) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3892.4.8.3.3 Spiral Cores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3902.4.8.3.4 Heat Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3902.4.8.4 More Conventional Temperature Control Options . . . . . . . . . 3922.4.8.4.1 Circumferential Application Temperature Control . . . . . . . . . 3922.4.8.4.2 Inserts Made from Different Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3922.4.9 New Temperature Control Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3932.4.9.1 Contour-Depending Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . 3932.4.9.1.1 Vacuum Brazing Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3942.4.9.1.2 Selective Laser Sintering (SLS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3952.4.9.2 CO2 Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3952.4.9.2.1 CO2 Temperature Control with Sintered Material . . . . . . . . . . 3962.4.9.2.2 CO2 Temperature Control with Conventional Steel . . . . . . . . . 3972.4.9.3 Dynamic Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3972.4.10 Thermal Mold Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4002.4.11 Position of the Temperature Sensor for External

Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4022.5 Innovative Mold Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405

T. Eulenstein2.5.1 Coating Technology – Design Surfaces through Combined

Surface and Coating Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4052.5.2 Temperature Control Technology –

Inductive Heating of Injection Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4102.5.3 Vacuum Technology –

Alternative Possibilities, Optimization of Surfaces . . . . . . . . . 4152.5.4 Mold Technology – Flexible Sealing Elements for the Flash-

and Damage-Free Encapsulation of Inserts . . . . . . . . . . . . . . . . 417

3 Materials for Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4213.1 Plastic Mold Steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

F. Hippenstiel3.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4213.1.2 Steel making and processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4233.1.2.1 Steelmaking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4233.1.2.2 Heat treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4253.1.2.3 Machining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4273.1.2.4 Surface machining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4273.1.2.5 Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4283.1.3 Overview of plastic mold steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4283.1.3.1 Pre-hardened plastic mold steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4343.1.3.2 Through-hardening plastic mold steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

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XXIV Contents

3.1.3.3 Corrosion-resistant plastic mold steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4373.1.3.4 Plastic mold steels for case hardening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4393.1.3.5 Precipitation hardening plastic molds steels . . . . . . . . . . . . . . 4403.1.3.6 Nitriding steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4413.1.4 Concluding comment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

3.2 Aluminum Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442A. Erstling3.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4423.2.2 Mold Materials. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4433.2.2.1 Casting Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4443.2.2.2 Wrought Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4443.2.2.3 Mechanical Properties and Design Guidelines . . . . . . . . . . . . 4463.2.2.4 Corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4483.2.2.5 Friction and Wear Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4493.2.3 Manufacture of Aluminum Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4513.2.3.1 Abrasive Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4513.2.3.1.1 Machining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4513.2.3.1.2 Grinding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4543.2.3.1.3 Electrical Discharge Machining (EDM) or Wire EDM . . . . . . 4543.2.3.1.4 Etching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4543.2.3.2 Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4543.2.3.3 Casting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4573.2.4 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

3.3 Copper Alloys-Nonferrous Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460E. Seufert3.3.1 Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4603.3.1.1 Strength Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4603.3.1.2 Thermal Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4623.3.2.1 Turning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4643.3.2.2 Milling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4653.3.2.3 Drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4653.3.2.4 Threading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4663.3.2.5 Reaming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4663.3.2.6 EDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4673.3.2.7 Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4673.3.3 Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4683.3.3.1 Polishing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4693.3.3.2 Coating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4693.3.3.3 Structuring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4703.3.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470

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XXV Contents

4 Manufacturing and Machining Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4714.1 Mold Manufacturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471

A. Klotzbücher4.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4714.1.2 Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4714.1.2.1 Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4714.1.2.2 Visualizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4724.1.2.3 Cubing Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4724.1.2.4 Stereolithography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4724.1.3 Data Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4744.1.3.1 Data Feedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4744.1.3.2 Completion of Product Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4744.1.4 Data Transfer in Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4754.1.4.1 Verifying of Data Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4754.1.4.2 Feasibility Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4754.1.5 Feedback/Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4764.1.6 Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4774.1.6.1 System Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4774.1.6.2 Releases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4784.1.7 Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4804.1.7.1 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4804.1.7.2 Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4824.1.7.3 Choice of Machinery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4824.1.8 Machining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4834.1.8.1 Tooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4834.1.8.2 Unattended Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4844.1.8.3 Releases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4844.1.9 Dimensional Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4854.1.10 Drilling/Deep Hole Drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4854.1.11 Electric Discharge Machining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4864.1.12 Surface Finishing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4874.1.13 Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4874.1.14 Trials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4894.1.15 Optimization Process and Finishing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489

4.2 Electric Discharge Machining (EDM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490D. Schäffner, B. Mack4.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4904.2.2 Physical Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4924.2.3 Tolerances and Key Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4944.2.4 Die-Sinking EDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4944.2.5 Wire-cut EDM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497

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XXVI Contents

4.2.6 Combined and Special Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5004.3 Galvanized Inserts and Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502

R. Hentrich4.3.1 General Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5024.3.2 Process Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5024.3.3 Galvanized Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5044.3.4 Model Materials and Model Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5054.3.5 Clamps and Mounting Brackets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5074.3.6 Finishing and Installation of Galvanized Injection Inserts . 5094.3.7 Efficiency and Service Life . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5104.3.8 Galvanized Molds for Other Plastics Processing Methods . . 5134.3.8.1 Molds for Processing Polyurethane Foam . . . . . . . . . . . . . . . . . 5144.3.8.2 PUR Spray Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5154.3.8.3 Laminating Molds for the Aerospace Industry. . . . . . . . . . . . . 5164.3.9 Negative-Stamping Deep Drawing Process

(In-Mold Graining) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5194.4 Polishing Technology in Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521

C. Steiner4.4.1 General Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5214.4.2 Definition of the Term Surface Roughness . . . . . . . . . . . . . . . . 5214.4.3 Systematic Polishing Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5224.4.4 Polishing Behavior-Influencing Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5244.4.5 Polishing Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5244.4.5.1 For Superfinishing (Polishing) Surface Preparatory

Leveling Technology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5244.4.5.2 Lapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5274.4.5.3 Polish Lapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5304.4.5.4 Polishing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5314.4.6 Ultrasonics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5324.4.7 Electric Discharge Machining/Erosion for Brilliant

Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5324.5 Heat Treatment and Surface Finishing Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534

P. Vetter4.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5344.5.2 Heat treatment of plastic mold steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5344.5.2.1 Hardened and tempered plastic mold steels . . . . . . . . . . . . . . . 5354.5.2.2 Through-hardening steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5364.5.2.3 Corrosion-resistant steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5424.5.2.4 Case-hardening steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5434.5.2.5 Nitriding steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5434.5.2.6 Maraging mold steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543

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XXVII Contents

4.5.2.7 General recommendations for heat treatment . . . . . . . . . . . . . 5444.5.3 Surface finishing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5454.5.3.1 Thermal processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5474.5.3.1.1 Flame hardening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5484.5.3.1.2 Laser hardening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5494.5.3.2 Thermo-chemical processes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5504.5.3.2.1 Case-hardening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5504.5.3.2.2 Nitriding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5524.5.3.2.3 Gas nitriding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5534.5.3.2.4 Plasma nitriding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5544.5.3.2.5 Boriding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5554.5.3.3 Electrochemical processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5554.5.3.3.1 Hard chrome plating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5564.5.3.3.2 Nickel plating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5584.5.3.4 Chemical and physical processes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5604.5.3.4.1 CVD coating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5604.5.3.4.2 PACVD coating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5614.5.3.4.3 PVD coating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5614.5.3.5 Comparing and Selecting Surface Treatment Processes . . . . 564

4.6 Surface Structuring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567St. Krüth4.6.1 The Photochemical Etching Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5674.6.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5674.6.1.2 Why Structuring? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5684.6.1.3 From the Structure Template to the Film . . . . . . . . . . . . . . . . . 5694.6.2 Requirements on the Mold Surface and Construction . . . . . . 5694.6.2.1 Materials and the Selection of Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5704.6.2.1.1 Steel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5714.6.2.1.2 Aluminum and Other Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5714.6.2.1.3 Heat Treatment and Surface Refinement. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5714.6.2.1.4 Grain Depths and Tolerances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5724.6.2.1.5 The Gloss Level in the Mold and in the Molded Part . . . . . . . 5734.6.2.2 Processing Methods and Repair Technology . . . . . . . . . . . . . . 5744.6.2.3 Draft Angles, Open Spaces, and Surface Preparation . . . . . . 5744.6.2.4 Contour Changes by Welding of Inserts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5754.6.2.5 Contour Changes by Shrinking Inserts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5764.6.2.6 Structure Hardening, Fiber Orientation, Band-Type

Formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5774.6.2.7 Etching Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5784.6.3 Special Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5794.6.3.1 Design Types and Etching Combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . 579

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XXVIII Contents

4.6.3.2 Limitations of the Processing Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . 5794.6.3.3 New Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5804.6.4 The Execution of the Order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5814.6.4.1 Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5814.6.4.2 Information about the Grain Area and the Mold . . . . . . . . . . . 5814.6.4.3 Concluding Remark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581

4.7 Rapid Prototyping in Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582A. Gebhardt4.7.1 Rapid Tooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5824.7.2 Fundamentals of the Generative Manufacturing Processes 5834.7.2.1 Process Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5834.7.2.2 Data Flow and Data Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5844.7.2.3 Properties of Generative Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5844.7.2.4 Definitions for Rapid Tooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5864.7.3 Generative Processes for Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5874.7.3.1 Polymerization-Stereolithography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5884.7.3.2 Sintering and Melting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5904.7.3.3 Layer-Laminate Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5924.7.3.4 Extrusion Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5944.7.3.4.1 3D Printing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5964.7.4 Machines for Generative Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5984.7.5 Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5994.7.5.1 Prototype Tooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5994.7.5.2 Direct Tooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5994.7.6 Delimitation to Non-Generative Manufacturing Processes . 6034.7.7 Names and Links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

5 Ordering and Operation of Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6075.1 Molds in the Offer Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

F. Schlößer5.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6075.1.2 The Planning of Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6085.1.2.1 Adjustment Process of Component and Mold . . . . . . . . . . . . . . 6085.1.2.2 Design of the Mold under Consideration of the Product

Life Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6095.1.2.3 Checklist for the Mold Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6115.1.3 Costing in Mold Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6135.1.3.1 Various Methods for Costing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6135.1.3.2 Simplified Costing in the Bidding and Design Phase . . . . . . . 6145.1.3.2.1 Estimated Value Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6145.1.3.2.2 Reference Value Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614

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XXIX Contents

5.1.3.2.3 Cost Element Methodology/Variable Costing . . . . . . . . . . . . . . 6165.1.3.2.4 Detail Calculations/Post-Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6185.1.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621

5.2 Setup and Control of Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622Ch. Bader5.2.1 Requirements for Effective Quality Assurance . . . . . . . . . . . . 6225.2.2 Mold Sensor Systems Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6225.2.2.1 Mold Cavity Pressure Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6235.2.2.2 The Measuring Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6235.2.2.3 Cavity Temperature Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6255.2.2.4 Sensor Position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6255.2.2.5 Quick Connectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6265.2.3 Data Acquisition and Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6275.2.4 Setup and Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6285.2.4.1 Cavity Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6285.2.4.2 The Importance of the Cavity Temperature Curve . . . . . . . . . 6315.2.4.3 Switchover to Holding Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6325.2.5 The Process Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6335.2.6 Factory-Wide Networking and Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . 6355.2.7 Real-Time Controls in the Injection Molding Process . . . . . . 6375.2.8 The Control of the Injection Molding Process . . . . . . . . . . . . . 6385.2.9 Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641

5.3 Wear on Injection Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642T. Eulenstein, U. Hinzpeter5.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6425.3.2 Tribological Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6425.3.3 Abrasion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6465.3.3.1 Forms of Damage on Molds and Hot Runners That Cause

Molded Part Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6465.3.3.2 Corrective Measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6495.3.4 Corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6495.3.4.1 Causes and Forms of Damage on Molds That Cause

Molded Part Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6515.3.4.2 Corrective Measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6515.3.5 Abrasive Wear of Mold Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6535.3.5.1 Types of Damage on Mold Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6535.3.5.2 Corrective Measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6545.3.6 Outlook and Development Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658

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XXX Contents

5.4 Maintenance, Storage, Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662U. Thiesen5.4.1 General Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6625.4.2 Maintenance, Wear Supply, Hardness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6635.4.3 Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6635.4.3.1 Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6635.4.3.2 Inspection Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6635.4.4 Repair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6655.4.4.1 Wear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6655.4.4.2 Leakage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6665.4.4.3 Breakage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6675.4.4.4 Repair Measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6675.4.5 Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6695.4.6 Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6695.4.6.1 Preservation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6715.4.6.2 Storage Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6725.4.6.3 Mold Labeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6735.4.6.4 Storage size. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6745.4.7 Maintenance and Servicing Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674

Subject Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677