Spritzen & Giessen

Zeit und Kosten sparen

16.02.2010

Heißkanal: Mit Tandemtechnologie lässt sich der Ausstoß bis zu 100 Prozent steigern. Voraussetzung ist, dass Schmelzeführung und Düsen optimal abgestimmt sind. Zur Herstellung von Abdeckungen aus glasfaserverstärktem Polyamid entwickelte Günther Heisskanaltechnik eine Düsenkonstruktion, die mit geringen Kosten, sicherem Wärmehaushalt und einfachem Einbau punktet.

Günther_1Die Tandem-Technologie nutzt die unproduktive Kühlzeit beim Spritzgießen. Im Idealfall verdoppelt sich so der Ausstoß einer Standardmaschine. Nach dem Schließen der ersten Trennebene des Werkzeugs und dem Einspritzen der Schmelze öffnet während des Abkühlprozesses die zweite Trennebene, die Teile fallen aus dem Werkzeug, die Trennebene schließt sich und die Schmelze wird eingespritzt. Während die Bauteile in der zweiten Ebene abkühlen, kann in der ersten Ebene weitergearbeitet werden. Aus dieser Überschneidung ergibt sich der Zeit- und Kostenvorteil des Prozesses.

Ein Hersteller von Motor-Arbeitsgeräten stellte die Produktion von Abdeckungen aus glasfaserverstärktem Polyamid für Arbeitsgeräte auf diese Technik um. Vor der Prozessumstellung war die aus zwei unterschiedlich großen Bauteilen bestehende Baugruppe auf zwei Spritzgießmaschinen in zwei unterschiedlichen Werkzeugen hergestellt worden. Per Tandem-Technologie ließ sich die Herstellung der Baugruppe in einem Werkzeug kombinieren, so kann der Einsatz einer zweiten Maschine komplett entfallen.

Die Werkzeugkosten niedrig halten war die größte Herasforderung
Zur Implementierung der Technologie nahm der Spritzgießer Anfang 2008 Kontakt zu der heutigen T/Mould Solution GmbH & Co KG, Bad Salzuflen, auf, die alleiniger Anbieter der Tandem-Technologie ist. Eine große Herausforderung während dieses Projekts war, die Werkzeugkosten so niedrig wie möglich zu halten. Dabei lagen die Herausforderungen hauptsächlich in Düsenkonstruktion und Schmelzeführung. Von Seiten der Tandemtechnologie war das Projekt relativ problemlos, da die Bauteile eine relativ einfache Geometrie haben.

Um eine optimale Lösung zu finden, zogen die Experten bei T/Mould Solution das Know-how der Günther Heiss­kanaltechnik GmbH, Frankenberg (Eder), zu Rate. Der Heißkanalspezialist entwickelte für die Anwendung ein System, mit dem sich die Funktionalität des kompletten 2+2-fach-Werkzeugs mit zwei Düsen abbilden lässt. Die Alternative hierzu wäre ein aufwendigeres Heißkanalsystem mit Haupt- und Unterverteilern zum Anspritzen beider Bauteile gewesen. Das einfache Layout reduzierte die Kosten für die Düsenkonstruktion im Vergleich zu dem Umlenksystem um mehr als die Hälfte.

Letztlich wurde das System zwei Mal gebaut. Die erste Lösung umfasste ein großes Heißkanalsystem, bei dem die Schmelze über Haupt- und Unterverteiler zu den Heißkanaldüsen geleitet wurde; die Übergabedüse wurde als Nadelverschlussdüse ausgeführt. Der ursprüngliche Gedanke war dabei, zusätzlich zur Düse der ersten Ebene in der zweiten Ebene zwei mit der Kopfseite aneinander gelegte Düsen einzusetzen. Diese Lösung machte nicht nur ein größeres Werkzeug, sondern auch eine größere Spritzgießmaschine erforderlich, woraus letztlich höhere Kosten resultiert hätten. Zudem wäre solch eine Lösung hinsichtlich Wärmeverlust nicht ideal.

In einem einzigen Bauteil realisiert
Um diese Nachteile zu umgehen, entwickelte der Heißkanalspezialist in Abstimmung Günther_2mit dem Heizungslieferanten eine Übergabedüse als Sonderlösung für die zweite Ebene, die äußerlich mit den SHT-Düsen mit zweigeteiltem Schaft des Anbieters identisch ist. Dabei wurde der Grundgedanke zweier Düsen beibehalten und so weit optimiert, dass diese sich in einem einzigen Bauteil realisieren ließen.

Bei dem neuen System ist für die erste Trennebene kaltkanalseitig ein offener Durchgang verbaut. Beim Einspritzen in die erste Ebene wird ein Kunststoffplättchen mit einer definierten Wanddicke ausgeformt, durch das in die zweite Ebene gespritzt wird. Vorher sorgt dieses Plättchen für den Verschluss zwischen erster und zweiter Trennebene. Beim Spritzen in die zweite Ebene reichen Schmelzedruck und Enthalpie der Schmelze aus, um den Schmelzestrahl durch das Plättchen hindurch zur Übergabedüse zu spritzen. Basierend auf den Erfahrungen von T/Mould und dank Spritzversuchen im eigenen Technikum konnte Günther die Wanddicke des Plättchens so definieren, dass der Prozess ab dem ersten Schuss einwandfrei funktionierte.

Optimale Beheizung
Das Verfahren mit Hilfe des Kunststoffplättchens wird in der Praxis zwar schon länger genutzt, bisher allerdings meist mit unverstärkten Polymeren. Im aktuellen Fall kommt ein teilkristallines, glasfaserverstärktes Material zum Einsatz, das höhere Anforderungen an die Prozesssicherheit stellt. Für die optimale Beheizung der Übergabedüse konnte Günther zusammen mit dem Heizungslieferanten eine Lösung finden. Die Minimierung des Wärmeverlusts in der Düse ermöglichen ein zweigeteilter Schaft mit Titankappe sowie eine für diese Anwendung angepasste Düsenbeheizung, bei der nur sehr geringe Verluste bei der Wärmeleitung zur Düsenspitze auftreten. Die Düsenbeheizung besteht aus einem einzigen Bauteil, so dass es keine wesentlichen kalten Bereiche mehr gibt.

Mittlerweile hat Günther auch weitere Projekte mit der neuen Düsenkonstruktion realisiert, die grundsätzlich für jedes Familienwerkzeug geeignet ist, in dem die Spritzgewichte der ersten und zweiten Ebene nicht zu stark voneinander abweichen.


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