Die Kontrolle der Werkzeugtemperatur ist entscheidend beim Spritzgießen. Selbst die beste Maschine und das hochwertigste Werkzeug nützen wenig, wenn die Temperatur nicht stimmt – denn dann entsprechen die Bauteile oft nicht den Anforderungen.
Warum ist die Werkzeugtemperatur so wichtig?
Wenn geschmolzener Kunststoff in das Werkzeug fließt, beginnt er sofort zu erstarren. Gleichzeitig erhitzt er die Werkzeugoberfläche. Ist das Werkzeug zu heiß, füllt sich der Hohlraum zwar gut, aber die Abkühlung dauert länger – der Zyklus wird langsamer.
Ist das Werkzeug zu kalt, kühlt der Kunststoff zu schnell ab. Der Hohlraum wird möglicherweise nicht vollständig gefüllt, und das Teil bleibt unvollständig oder wird schwach. Positiv daran: Die Zykluszeit ist kürzer.
Die richtige Temperatur bringt viele Vorteile:
- Höhere Bauteilqualität
- Weniger Verzug und Fehler
- Kürzere Abkühlzeiten
- Höhere Produktionsrate
- Geringere Kosten
Was dieser Artikel behandelt
Dieser Beitrag erklärt:
- Warum die Werkzeugtemperatur die Teilequalität beeinflusst
- Wie man die optimale Temperatur auswählt
- Methoden zur Temperaturregelung
- Häufige Probleme und wie man sie löst
Am Ende verstehen Sie, wie gute Temperaturkontrolle zu besseren Ergebnissen führt – und Zeit sowie Geld spart.
Werkzeugtemperatur: Warum sie zählt
Die Werkzeugtemperatur ist die Temperatur der Oberfläche, die mit dem Kunststoff in Kontakt kommt. Sie beeinflusst maßgeblich die Qualität des Endprodukts.
Die optimale Temperatur hängt ab von:
- Der Kunststoffart
- Der Größe und Form des Bauteils
- Den Anforderungen an Festigkeit oder Detailgenauigkeit
- Parametern wie Schmelztemperatur, Einspritzgeschwindigkeit und Druck
Was passiert bei zu heißem oder zu kaltem Werkzeug?
Ist das Werkzeug zu heiß, fließt der Kunststoff besser, füllt den Hohlraum vollständiger aus und ergibt eine bessere Oberflächenqualität. Die Abkühlung dauert jedoch länger – das verlangsamt die Produktion und kann das Teil beim Auswerfen beschädigen.
Ist das Werkzeug zu kalt, kühlt der Kunststoff zu schnell ab. Das kann folgende Probleme verursachen:
- Innere Spannungen
- Matte Oberflächen
- Silberschlieren
- Schwache Bindenähte
Warum Temperaturkontrolle entscheidend ist
Verschiedene Kunststoffe erfordern unterschiedliche Temperaturen. Auch spezielle Oberflächen oder komplexe Formen benötigen gezielte Temperaturanpassung.
Nur mit konstanter Werkzeugtemperatur lassen sich Maßhaltigkeit, Formgenauigkeit und Oberflächenqualität sicherstellen. Ein stabiles Temperaturniveau bringt:
- Weniger Fehler
- Konstante Abmessungen
- Bessere Oberflächen
- Höhere Effizienz
Schon beim Werkzeugdesign sollte die Temperaturführung berücksichtigt werden – sie ist genauso wichtig wie die Form selbst.
Warum Werkzeugtemperatur geregelt werden muss
Die Werkzeugtemperatur beeinflusst nicht nur den Fluss des Kunststoffs, sondern auch:
- Das Schwinden des Teils
- Seine mechanische Festigkeit
- Das äußere Erscheinungsbild
Ist die Temperatur zu hoch, zu niedrig oder schwankt sie, entstehen Probleme wie Verzug, Risse oder Maßabweichungen.
Wichtig ist daher:
- Die Temperatur in einem festen Bereich halten
- Über den gesamten Zyklus stabil bleiben
- Alle Kavitäten eines Mehrfachwerkzeugs gleichmäßig temperieren
Drei Hauptgründe für eine gute Temperaturführung:
1. Bessere Oberflächen
Kunden legen Wert auf eine gute Optik. Eine gezielte Temperaturanpassung verbessert die Oberflächenqualität.
Gerade bei glasfaserverstärkten Teilen ist das wichtig. Ist das Werkzeug zu kalt, treten Glasfasern an die Oberfläche – das macht das Teil rau oder trüb. Bei Bauteilen wie Zahnrädern mit hohem Glasfaseranteil (bis 50 %) ist das besonders problematisch.
2. Maßgenauigkeit
Bei Präzisionsteilen wie kleinen Zahnrädern ist nicht nur die Optik entscheidend – auch die Maßhaltigkeit muss stimmen.
Entscheidende Faktoren:
- Stabiles Spritzgießverfahren
- Konstante Werkzeugtemperatur
- Gleichmäßige Materialmischung
- Ausgewogene Wasserkühlung im Werkzeug
- Exakte Steuerung durch das Heizgerät
Fehlt eine dieser Komponenten, kann das Teil sich verziehen oder stark schrumpfen.
3. Festigkeit und Transparenz
Die Werkzeugtemperatur beeinflusst auch Festigkeit und Klarheit.
Bei kristallinen Kunststoffen (z. B. PA, PP, PE, POM) unterstützt eine höhere Temperatur die Kristallisation – das verbessert:
- Kristallinität
- Schrumpfverhalten
- Steifigkeit und Festigkeit
Nachteil: Höhere Temperaturen verlängern die Abkühlzeit – das senkt die Produktionsgeschwindigkeit.
Für transparente Kunststoffe wie PC oder PS gilt oft das Gegenteil: Niedrigere Werkzeugtemperaturen fördern die Durchsichtigkeit durch geringere Kristallisation.
Kunststoffe wie PC oder ABS neigen zu inneren Spannungen. Eine leicht erhöhte Werkzeugtemperatur kann helfen, diese Spannungen zu reduzieren – und so spätere Rissbildung verhindern.
Wie Werkzeugtemperatur die Teilequalität beeinflusst
Die Temperatur hat großen Einfluss auf:
- Die Oberfläche
- Innere Spannungen
- Verzug
- Schrumpfung
- Hitzebeständigkeit
1. Oberfläche
Ist das Werkzeug warm genug, fließt der Kunststoff besser. Das sorgt für glatte, glänzende Oberflächen und verbessert die Qualität von Bindenähten.
Bei strukturierten Oberflächen ist eine zu niedrige Temperatur problematisch – das Material dringt nicht tief genug in die Gravuren ein. Höhere Werkzeugtemperaturen sorgen für eine vollständige Übertragung der Textur.
2. Innere Spannungen
Spannungen entstehen beim Abkühlen durch ungleichmäßiges Schrumpfen. Außen kühlt der Kunststoff schneller ab als innen. Das führt zu innerem Druck und Zugspannungen.
Besonders bei transparenten Materialien wie PC oder PMMA sind diese Spannungen sichtbar – und können zu Rissen führen.
Eine kleine Temperaturänderung kann die Spannungen deutlich beeinflussen. Je nach Kunststoffart gibt es eine empfohlene Mindesttemperatur zur Spannungsminimierung.
3. Verzug und Biegung
Unregelmäßiges Abkühlen führt dazu, dass Teile sich nach dem Auswerfen verziehen oder verbiegen.
Deshalb sollten Temperaturunterschiede vermieden werden:
- Zwischen Werkzeughälften
- Zwischen Kern und Kavitätswand
- Zwischen Werkzeugwand und Einsätzen
Je gleichmäßiger die Temperatur, desto gerader das Teil.
4. Schwindung
Schwindung ist das Schrumpfen des Kunststoffs beim Abkühlen.
Niedrige Temperaturen lassen die Oberfläche schneller erstarren – die Schwindung ist geringer.
Höhere Temperaturen halten das Material länger weich – die Kristallisation ist höher, die Schwindung ebenfalls.
5. Wärmeverzug
Bei kristallinen Kunststoffen kann eine zu niedrige Werkzeugtemperatur dazu führen, dass sich die Molekülstruktur später noch verändert – z. B. bei Hitzeeinwirkung. Das verursacht zusätzliche Schrumpfung oder Verformung.
Empfehlung: Die vom Hersteller angegebene Kristallisationstemperatur als Werkzeugtemperatur nutzen – so wird der Kunststoff vollständig kristallisiert und bleibt formstabil.
Methoden zur Werkzeugtemperaturregelung
1. Separate Kühlkreisläufe für Kavität und Kern
2. Unterschiedliche Temperaturen für Vorder- und Rückseite
3. Turbulente Kühlung (nicht laminar)
4. Ringförmige Kühlung um die Kavität
5. Einsatz von Magnetthermometern
6. Vollautomatisierung, wo möglich
7. Exakte Wasser- oder Öltemperaturregelung
8. Verwendung eines Heißkanalsystems
9. Gasbeheizung als Sonderlösung
10. Isolierung des Werkzeugs
Zusammenfassung:
- Kühlen Sie Kavität und Kern getrennt
- Vermeiden Sie Temperaturunterschiede
- Nutzen Sie Thermometer zur Kontrolle
- Setzen Sie Automatisierung ein
- Erwägen Sie Heißkanäle oder Gasheizung, wenn nötig
Auswahl der richtigen Werkzeugtemperatur
Die richtige Temperatur hängt ab von:
- Kunststofftyp
- Viskosität
- Oberflächenstruktur
- Wandstärke
Beispiele:
- Hochviskose Kunststoffe (z. B. PC, PSU) → höhere Temperatur
- Niedrigviskose Kunststoffe (z. B. PE, PP) → niedrigere Temperatur
- PA mit Glasfaser → 80–120 °C
- Dickwandige Teile → keine kalten Werkzeuge verwenden
Temperaturleitfaden für Kunststoffe
| Kunststoff | Empfohlene Werkzeugtemperatur |
|---|---|
| PP | 40–80 °C (ideal: 50 °C) |
| PPS | 120–180 °C |
| PE-HD | 50–95 °C |
| PC | 70–120 °C |
| PBT | 40–60 °C |
| PA6 | 80–90 °C / >80 °C (GF) |
| PA12 | 30–100 °C (je nach Füllung) |
| ABS | 25–70 °C |
Im Zweifelsfall: Technisches Datenblatt des Kunststoffherstellers prüfen.
Fazit
Eine präzise Steuerung der Werkzeugtemperatur ist entscheidend für:
- Bessere Oberflächen
- Geringere Ausschussraten
- Stabile Produktionsprozesse
- Konstante Maßhaltigkeit
Die Werkzeugtemperatur beeinflusst Fließverhalten, Abkühlung und Formstabilität – und ist damit zentral für Qualität und Produktivität.
Wer Spritzgießen betreibt, sollte Temperaturführung nicht dem Zufall überlassen. Sie ist ein zentraler Hebel für bessere Ergebnisse.
