Spritzgiessmaschinenbau der DDR

Die historische Entwicklung der Spritzgiesstechnik - Spritzgiessmaschinen, Verfahren und Werkzeuge - laesst sich in fuenf Abschnitte einteilen.


1. Vorlaeufer, die handbetaetigten und die mechanisierten Spritzgiessmaschinen mit und ohne zwangslaeufiger Folgesteuerung mit elekrtrischer Masseaufschmelzung, 1872 bis 1931.

2. Automatische Spritzgiessmaschine mit Kolbenplastifizierung mit elektromechanischem und wasser- beziehungsweise oelhydraulischem Antreib, 1932 bis 1958.

3. Automatische Schneckenspritzgiessmaschinen mit hydraulischem und hydromechanischem Schliessystem ( Kniehebel ) seit 1958.

4. Geregelte Spritzgiessmaschinen, schliess- und spritzseitig, in verschiedenen Entwicklungsstufen seit 1958. Internationale Praesentation auf Messen wie zum Beispiel die Kunststoffmesse in Duesseldorf, die K - Messe.

5. Der automatisierte Spritzgiessbetrieb, seit 1980 weltweit in Entwicklung und Einfuehrung. Integartion von Foerdersystem fuer die Granulatzufuhr, Automation der Entnahme von Kunststtoffteilen mittels Roboter - Handling -, Abtransport ueber Bandfoederbaender.

Das Spritzgiessen selbst ist einst in den Schriftgiessereien entstanden und angewandt worden. Der Gedanke, damit auch andere Einzelteile herzustellen, wird im 19. Jahrhundert auch in der Metallindustrie geboren. Das Beduerfnis zur Herstellung von Teilen nach Mass aus dem Werkstoff nach Mass besteht seit Beginn der Industriellen Revolution. Es kann aber zunaechst nicht befriedigt werden, da die forschungsseitige und technologischen Voraussetzungen fehlen.

Mitte des 19. Jahrhunderts beginnt zunaechst die Entwicklung der Spritzgiessmaschine fuer Metalldruckguss, Aluminiumdruckgruss. Dabei bilden sich wesentliche Verfahrens- und Konstruktionsprinzipien heraus, die bei der Entwicklung und beim Bau der Kunststoff- Spritzgiessmaschine im 20. Jahrhundert zum Teil direkt uebernommen werden.

Im 19. Jahrhundert beginnt auch die Entwicklung von Kunststoffen aus organischen Naturstoffen, vor allem aus Kautschuk, Kasein und Zellulose. Der erste Werkstoff mit gewissen thermoplastischen Eigenschaften, der dabei gefunden wird und der die bis heute andauernde Entwicklung einleitet, war das 1869 von J.W. Hyatt in den USA entwickelte Celluloid. Zusammen mit seinem Bruder wird dafuer von Hyatt 1872 eine vertikale Stopfmaschine, US-Pantent 133229 vom November 1872, entwickelt, die in vollendeter Weise das Prinzip einer Spritzgiessmaschine fuer plastische Werkstoff verkoerpert.

Hyatt hat beim Bau dieser Maschine seine Erfahrungen, die er als Drucker im Umgang mit Komplettgiessmaschinen zur Letterherstellung sammeln konnte, genutzt und das in diesen Maschinen angewandte Verfahren direkt auf seine Stopfmaschine uebertragen.

Trotz aller Fortschritte, die dieses Stopfverfahren ermoeglicht, sind keine groesseren Stueckzahlen durch seine industrielle Verwendung zu erzielen, denn das bereits bei 50 Grad Cellsius erweichende Celluloid begrenzt seine Nutzung erheblich. Ein Export der Stopfmaschine erfolgt nicht, so dass dieselbe in Europa unbekannt bleibt.

Der erste, der sich mit der Entwicklung von Hand-Spritzgießmaschinen beschäftigte, war der Berliner Mechanikermeister Hermann Buchholz. Bereits 1919 reicht die Lonarit GmbH in Berlin Schönefeld das DRP 441023 ein, für das er als Erfinder benannt wird.

Er beschreibt ausführlich das Prinzip einer vertikalen Hand-Spritzgießmaschine und benennt gleichzeitig die Nachteile des zwischenzeitlich zur Formteilherstellung benutzten Pressvorgang. Die patentierte Lösung ermöglicht endgültig das Spritzgießverfahren für plastische Werkstoffe.

Nachdem 1919 durch Artur Eichgrün die erste technische brauchbare Spritzgussmasse ( durch Weichmacher plastifiziertes Zelluloseacetat ) geschaffen wird, baut Buchholz in Zusammenarbeit mit A. Eichengrün 1921 die erste SGM nach dem Patent von 1919, die bereits ein gleichmäßiges, zügiges Arbeiten in schneller Folge gestattet. Sie dient in der Hauptsache der Herstellung kleinerer Massenartikel, insbesondere von Spulenkörpern für die Elektroindustrie.

Nach dem vorgenannten Prinzip wird Buchholz auch das US-Patent 1810 126 erteilt. Nach diesem Patent hat 1923 die Grotelit Company die erste funktionsfähige SGM in den USA gebaut.

Ebenfalls 1926 hat die Firma Gebrüder Eckert ( später Eckert und Ziegler ), Präzisionsgussfabrik Nürnberg, die erste Maschine zur Verarbeitung thermoplastischer Werkstoffe, in vertikaler Arbeitsweise, gebaut. Bei dieser Entwicklung kann sich der Betrieb auf seine 40-jährige Erfahrung auf dem Metallspritzgussgebiet stützen. Die erste Spritzgießmaschine HH16 mit einem Schussgewicht von 12 Gramm ist im Spindelpressenhandbetrieb ausgeführt.

Zwischen 1925 und 1926 wird die SGM Haguss L4 mit 40 Gramm Schussgewicht gebaut, die mit hydraulischem bzw. pneumatischem Antrieb des Spritzkolbens ausgestattet ist. Weitere einfache Hand-SGM werden von dieser Firma zur Verarbeitung von Kaseinmassen in der Folgezeit gebaut. Die folgenden Jahre sind durch die Entwicklung von SGM mit zwangsläufiger Kopplung des Werkzeugschließmechanismus mit der Einspritzkolbenbewegung gekennzeichnet. Dadurch ist jedoch keine zeitlich beeinflussbare Steuerung der einzelnen Phasen des Spritzprozesses und damit auch kein Spritzen größerer Formteile möglich.

Der erste , der eine diesbezügliche Lösung zum Patent anmeldet, ist im Jahre 1926 Kuno Welscher aus Berlin Friedenau.

Diese Verfahrensweise wird durch ein Patent der Firma Eckert und Ziegler GmbH, Nürnberg, von 1926 auf eine horizontale Arbeitsweise übertragen., wobei sich diese Arbeitsweise in der Zukunft bei fast allen Spritzgießmaschinen durchsetzt. Nach dem gleichen Prinzip wird von dieser Firma eine vollkommen hand betätigte Maschine ab 1927 mit einem Schussgewicht von 10 Gramm gebaut, die sich für die Herstellung kleinster Teile sehr bewährt hat und bis 1944 in mehreren 100 Stück gebaut wird.

Im Jahre 1930 wied der Eckert & Ziegler GmbH, jetzt in Köln -Braunsfeld, eine horizontale Spritzgiessmaschine unter Schutz gestellt. Diese Maschine kann wahlweise von Hand oder mittels Druckluft betätigt werden. Sie besitzt zwei getrennte Betätigundseinrichtungen für das Schliessen des Werkzeuges und für das Einspritzen durch den Spritzkolben, es ist zwischen beiden keine zwangsläufige Kopplung mehr vorhanden. Man verwendet die Begriffe mechanisierte oder einstellbare halbautomatische Spritzgiessmaschine. Bei der pneumatischen Arbeitsweise wird Druckluft von 3 bis 6 bar verwendet. Durch die einstellbare Übersetzung kann die plastifizierte Masse mit so hohen Drücken in den Werkzeughohlraum gespritzt werden, dass die Herstellung von Formteilen kompliziertester Formgebung möglich wird. Hierbei wird die Bedingung Werkzeugzuhaltekraft grösser Werkzeugauftriebskraft immer erfüllt. Diese Maschinen werden mit einem Schussgewicht bis zu 120 Gramm hergestellt. Unter der Typenbezeichnung EL III bis EL VII und EL IX sind bis Ende 1944 etwa 900 Maschinen gebaut worden. Infolge der universellen Verwendungsmöglichkeit haben die hand- und die druckluftbetriebenen Spritzgiessmaschinen von Eckert & Ziegler bis 1945 eine große Verbreitung in Deutschland und im Ausland gefunden.




Die ISOMA-Spritzgiessmaschinen der Frans Braun AG Zerbst bis 1945


Am 21. Mai 1867 gründet der Schlosser Franz Braun aus Limbach-Vogtland, in der Nähe von Reichenbach gelegen, in Zerbst- Anhalt eine Firma als Reparaturwerkstatt für landwirtschaftliche Maschinen mit einer kleinen Giesserei. Er hat dazu die Geldschrankfabrik Rieseler in der Dessauer Strasse gekauft. Die Firma nimmt ihre Arbeit mit 20 Beschäftigte auf. Bereits eine knappes Jahr nach der Gründung beginnt der Betrieb mit der Herstellung von Maschinen und Einrichtungen für Zucker- und Stärkrfabrikrn, Brennereien und Lederfabriken- deren Bedarf in Anhalt als Zentrum des Zuckerrübenanbaus besonders gross war- aber auch Ersatzteile für Lokomotiven und Dreschmaschinen werden gefertigt. 1871 geht der Betrieb zur fertigung einfacher Werkzeugmaschinen , wie Drehbänke, Bohr- und Schleifmaschinen über. Ab 1889 werden vorwiegend Werkzeugmaschinen hergestellt und ab 1912-13 werden nur noch Plandrehmaschinen, Leitspindeldrehmaschinen und Radialbohrmaschinen gefertigt.

1927 wird der Konzern der Vereinigten Drehbank Fabriken (VDF) von vier Betrieben
Gebrueder Boehringer GmbH, Goeppingen
Franz Braun AG Zerbst
Heidenreich und Harbeck Hamburg
H. Wohlberg, Kommanditgesellschaft Hannover
gegruendet, von denen unter Zugrundelegung der bisher von Braun gefertigten Drehbank die VDF Einheits-Grehbank in verschiedenen Baugroessen entwickelt und als Weltspitzenerzeugnis gebaut wird. Braun uebernimmt dafuer zukuenftig die Fertigung der Typen E1 und E6.

1932 beginnt mit der Entwicklung und dem Bau der automatischen Spritzgiessmaschine mit Kolbenplastifizierung mit elektromechanischem und spaeter hydraulischem Antrieb bei der Firma Franz BraunAG in Zerbst-Anhalt der zweite Abschnitt der Spritzgiessmaschinen-Entwicklung.

Wie kommt es, dass eine werkzeugmaschinenfabrik, die ueberwiegend Dreh- und Radialborhmaschinen herstell, die Fertigung von Spritzgiessmaschinen aufnimmt? Die schwierige wirtschaftliche Lage, hervorgerufen durch die Weltwirtschaftskrise 1929 bis 1932, veranlasst die Unternehmensleitung, mit der Entwicklung und Herstellung neuer lukrativer Erzeugnisse zu beginnen. Eine Moeglichkeit ist die Fertigung von Pressgiessautomaten fuer das Spritzen von Zinkbechern für alle moeglichen galvanischen Elemente und Batterien. Wie wir heute wissen, haben diese Automaten nie die fetigungsreife erlangt.

1932 beginnt Diplom-Inng. Hans Gastrow seine Taetigkeit bei der Franz Braun AG. Aus der Kenntnis der bisherigen Arbeiten am Zinkbecherautomaten gelingt es ihm, den direkten elektromechanischen Antrieb dieses Automaten, der spaeter fuer die Einspritzbewegung der Spritzgiessmaschine verwendet wird, zu vollenden. Durch einige, waehrend seiner vorherigen Taetigkeit erworbene Erfahrungen mit thermoplastischen Werkstoffen schlussfolgert Gastrow, dass sich bei einer entsprechenden Weiterentwicklung diese Automaten gut zum Spritzgiessen von Formteilen, aus dem kurz vorher in industrieller Grossproduktion hergestellten Polystyrol, eignen muessen. Ausserdem weiss er, dass ein grosser Bedarf an Teilen aus Kunststoffen fuer die Elektroindustrie, vor allem zur Isolierung spannungsfuehrender Bauelemente, besteht.

Da die Kunststoffe zum Teil hervorragende Isoliereigenschaften besitzen, der thermoplastische Werkstoff Polystyrol uebertrifft in dieser Eigenschaft alle damals bekannten synthetischen Werkstoffe, bezeichneten sie die Verarbeiter als Isoliermaterial, voraus spaeter der weltbekannte ISOMA entstand.


Diese erfolgreiche Entwicklung führt schließlich zur Serienfertigung dieser automatischen ISOMA- SGM mit Druckknopfsteuerung. Von 1933 bis 1944 werden die ISOMA-SGM in den Baugrößen IS 30, IS 50, IS 100 und IS 200 gefertigt. Die Spritzgießmaschinen ISA, IS 1 und IS 2 sind Vorgänger der IS 30. Die ISA wird dabei noch in den Varianten ISA 2 und ISA 22 angeboten. Elf Maschinen der IS 30 haben ein L in der Bezeichnung, womit ein längeres Plastifiziersystem gegenüber der Hauptvariante gekennzeichnet ist. Die PA 80 ist eine Pastenspritzgießmaschine mit 80g Schussmasse als Sonderausführung. Pasten stellen eine Art von Dispersion dar. Sie enthalten feinpulverige Festbestandteile und Weichmacher.

Aus Pasten können, bedingt durch die Weichmacheranteile, nur weiche Endprodukte hergestellt werden. Die IS 50 und die IS 100 werden 1938 und die IS 200 und die PA 80 werden 1941 entwickelt und die genannten SGM jeweils ein Jahr später gefertigt. Die 1943 entwickelte IS 500 wird nicht gefertigt. Der Aufbau und die Funktionsweise werden am Standardmodell IS 30 erklärt.

Die Maschine besteht aus dem Maschinengestell, in dem sich der Kühlwasserbehälter zum Kühlen des Werkzeuges und Elemente der elektronischen Steuerung, wie Schützenschalttafel, Pumpenschalttafel, Bedienungsschalttafel und Druckregulierung sowie der Formenschlussantrieb für das Werkzeug, befinden. Auf dem Gestell sind die Materialpumpe mit Antriebsmotor (Die Spritzeinheit wird in der Literatur der Kolbenmaschinen oft als Materialpumpe bezeichnet, da der Kolben - ähnlich wie bei den hydraulischen Kolbenpumpen – eine „Pumpbewegung“ ausführt.

Diese Bezeichnung ist heute nicht mehr üblich, da sie auch für die Schnecken – SGM nicht mehr zutreffend ist), der Materialtrichter mit der Dosiereinrichtung, der Heizzylinder, der Formenschluss mit dem Doppelkniehebel und der Anschlagbock mit den Schaltuhren untergebracht.

Trolitul ist ein Handelsname für die damalige Spritzgussmasse Polystyrol. Von 813 gefertigten ISOMA – SGM werden zwischen 1933 und 1944 insgesamt 268 Maschinen in 28 Länder exportiert. Die Hauptabnehmer mit mehr als drei Maschinen sind: Rumänien, Niederlande, Mexiko, Ungarn, Polen, UdSSR, Spanien, Schweiz, Schweden, Italien, Frankreich, England, Österreich, Tschechoslowakei, USA. Drei Maschinen werden nach Jugoslawin, je zwei Maschinen nach Belgien, Brasilien, Chile, Dänemark, Luxemburg, Türkei und Venezuela und je eine Maschine nach Argentinien, Finnland, Indien, Japan und Norwegen geliefert. .
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Die im Inland zwischen 1933 und 1944 verkauften .ISOMA. – SGM erhalten die folgenden Firmen (mit mehr als 4 Maschinen): Rhein. Gummi Mannheim, Robert Bosch Stuttgart, Siemens + Halske Berlin, Polte Magdeburg, Galalith Hamburg, Gummiwerke Hamburg, Bolta - Werk Nürnberg, Loewe + Gesfürel Berlin, Metallw. Adolf Hopf Tambach-Dietharz, Willibald Böhm Wolkenstein, Borck und Goldschmidt Berlin, Atlan-Werke Mühlacker, Hugo Lang Wiesenthal, Goltzsche + Merlin Großröhrsdorf, Heinrich Knöll Groß-Bieberau, Robert Tümmler Döbeln, Rheinische Kammfabrik St. Tönis, Wörmlein + Zellhöfer Nürnberg, Max Richter Nieder-Ramstadt, Luftfahrtanlagen Berlin, Preh Bad Neustadt, O. Hardtmann Berlin, Bernhard Koziol Micherstadt, Vereinigte Metallwerke Nürnberg, Bronzewerk Luckenwalde, Sintegra Berlin, G. S. Reich Schweina, IG Jarben, Sachsenwerk Radeberg, Blumberg + Co. Lintorf, VEB Armaturenwerk Herzberg, VEB Plasta Sonnenberg, VEB Kunststoffwerk Zschopau, Pfaff + Söhne Friedrichroda, VEB Presswerk Tambach-Dietharz, VEB Celluloidwerk Eilenburg, Willibald Böhm, Wolkenstein, Schreibgerätewerk Singwitz Bautzen, VEB Glasbijouterie Zittau, VEB Kunststoffe Schmölln, Kaaden Annaberg (VEB Plasticart), Chemotechnische Werkstätten Berlin, VEB Presswerk Ottendorf-Okrilla, VEB Grubenlampe Zwickau, VEB Prefo Dresden, Rudolf Bartlick Berlin, Kickhöfer Berlin, Marianne Witter Catterfeld, Gebr. Bartzik Luckenwalde. .
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Die IS 30 hat eine konstruktive Lösung. Für das Öffnen und Schließen des Werkzeuges ist der Elektromotor vorhanden, der über ein Planetengetriebe und einen Doppelkniehebel einen einwandfreien Werkzeugschluss der Form auch bei größeren Werkzeugflächen gewährleistet. Zur Anpassung an die jeweilige Werkzeughöhe ist der Kniehebelarm, der zur beweglichen Werkzeugaufspannplatte führt, über Gewindespindel in der Länge verstellbar. Der Motor wird in seinen beidseitigen Endstellungen durch Kontakte und die Schaltuhr abgeschaltet und gleichzeitig der Motor zum Antrieb des Spritzkolbens eingeschaltet. Der Motor drückt unter Zwischenschaltung eines Spindelgetriebes und eines Federpaketes auf den Spritzkolben. Die Energie der rotierenden Bewegung wird in dem Federpaket gespeichert, das im Einspritzmoment einen Teil dieser Energie auf den Kolben überträgt und den Einspritzvorgang durch Ausnutzung der Schwungenergie des Motors beschleunigt. .
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Diese Beschleunigung ist besonders Wertvoll beim Vorhandensein eines Düsenverschlusses, der bei geschlossener Düse durch das Drehmoment des Motors eine weitere Aufladung des Federpuffers ergibt, die sich auf den Spritzkolben erst entladen kann, wenn die Düse geöffnet wird. Das Federpaket hat außerdem den Zweck, den auf den Spritzkolben ausgeübten Enddruck auch nach Abschalten des Motors - als Nachdruck – aufrecht zu erhalten. Das Festhalten der vorhandenen Federspannung besorgt dabei eine nicht dargestellte Bremse.


Fortsetzung folgt