Spritzen & Giessen

Das Unmögliche schaffen

22.06.2010

Heißkanalsysteme: Die Teile müssen absolut maßhaltig sein, die Wandstärken betragen in weiten Bereichen gerade einmal 0,7 mm – beim Spritzgießen von Spulenkörpern für ABS-Systeme auf einem 16-fach-Werkzeug setzt Hechinger Automotive in Villingen-Schwenningen auf Know-how und Heißkanalsysteme von Günther.

ABS-Systeme sind sicherheitsrelevante Teile, an deren Komponenten sehr hohe Anforderungen gestellt werden. Das gilt auch für den Spulenkörper in diesen Systemen, den Hechinger Automotive für einen Automobilzulieferer fertigt. Das komplex aufgebaute Teil ist in weiten Bereichen nur 0,7 mm dick und stellt mit 2/100 mm sehr hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit. Nach dem Spritzen wird der Spulenkörper unter Zug umwickelt; auch danach müssen die Teile noch absolut maßhaltig sein.

Hergestellt wird das Spritzgießteil aus einem PPA (Amodel): ein schnell fließendes, aber auch schwierig zu verarbeitendes Material. 16 Mio. Stück sollen von dem Teil pro Jahr auf einem einzigen Werkzeug gespritzt werden.

Intensiver Vergleich der Anbieter
„Bevor wir der Günther Heisskanaltechnik GmbH als Heißkanallieferanten für diese komplexe Aufgabenstellung den Zuschlag gaben, hatten wir auch noch Kontakt zu einem anderen Heißkanalanbieter“, erklärt Vladimir Antolic-Mezin, Geschäftsführer bei Hechinger. „Dieser Heißkanal-Spezialist, aber auch der Materiallieferant hielten es für nicht möglich, das Material mit der geforderten Präzision auf einem 16-fach-Heißkanalwerkzeug zu verarbeiten.“

Vertrauen in die Systeme
Der Frankenberger Heißkanalspezialist Günther Heisskanal hatte da mehr Vertrauen in seine Systeme – er hielt das Projekt für realisierbar. „Wir arbeiten seit vielen Jahren partnerschaftlich mit Günther zusammen. Für den Bereich Heißkanaltechnik sind in etwa 95 Prozent unserer Werkzeuge Komponenten dieses Anbieters im Einsatz“, berichtet Antolic-Mezin. „Da wir bisher mit den Ergebnissen der Zusammenarbeit immer zufrieden waren, setzten wir auch beim Thema ‚Spulenkörper’ auf den Spezialisten aus Frankenberg. Bei den Produkten überzeugen uns zudem die Zuverlässigkeit und der geringe Verschleiß sowie der Service des Anbieters: Bei Problemen ist immer jemand da, der uns partnerschaftlich zur Seite steht.“

Für die Anwendung kam, das war für die Experten bei Günther klar, nur ein System mit Nadelverschluss in Frage, da der Anspritzpunkt auf keinen Fall herausragen darf, auch nicht im Hundertstelmillimeterbereich. Zum Einsatz kommen Nadelverschlussdüsen vom Typ NTT mit zweigeteiltem Schaft und einem Kanaldurchmesser von 6 mm. Der Heißkanal ist bei diesem System voll isoliert und für Hochtemperaturanwendungen ausgelegt – damit bleibt der thermische Abbau unter 10 Prozent.

Das Hauptproblem lag im sehr engen Verarbeitungsfenster des Materials Amodel. Das war bei der Temperaturführung des Heißkanalsystems zu berücksichtigen. Eine Herausforderung war dabei, die Temperatur speziell im Anspritzpunkt nicht zu sehr abfallen zu lassen, damit ein problemloses Öffnen und Schließen der Nadelverschlussdüse gewährleistet bleibt. Die andere Aufgabe war, im Heißkanal ein Temperaturprofil ohne Höhen und Tiefen, also ein möglichst konstantes und homogenes Temperaturprofil aufzulegen, um zu gewährleisten, dass das Material plastisch bleibt und nicht schon im Heißkanal geschädigt wird.

Herausforderungen gemeistert

„Anfangs hatten wir noch damit zu kämpfen, dass sich die einzelnen Kavitäten durch das enge Verarbeitungsfenster des Materials zunächst nicht vollständig füllen ließen“, erklärt Antolic-Mezin. Dies bekam der Spritzgießer allerdings relativ schnell mittels geschicktem Variieren der Spritzparameter in den Griff. „Als eine größere Herausforderung stellten sich Brandstellen an den vier Domen des Spulenkörpers dar, die während des Spritzgießens im Bereich des Fließwegendes auftraten. Nach etwa 1000 Schuss mussten wir deshalb das Werkzeug aufwändig auseinanderbauen und reinigen.“

Mehrere Maßnahmen, etwa der Einsatz von Vakuumtechnik, beseitigten dieses Problem. Zusätzlich wurden Komponenten umgebaut, verschiedene Materialausführungen mit unterschiedlichen Wärmeleitwerten getestet, um ein noch besseres, homogeneres Temperaturprofil im Heißkanalsystem zu erhalten. Weiter musste der Werkzeugmacher die Kerne neu und präziser erodieren.

„Die erforderliche Präzision, die aufgrund der filigranen Ausprägung der Teile erforderlich ist, erfordert eine sehr hohe Genauigkeit in der Bearbeitung der Form“, erklärt Antolic-Mezin. „Das wurde erst im weiteren Verlauf des Projekts deutlich.“

Alle Parameter im Griff
Weiterhin wird das Werkzeug nun während des Spritzprozesses mit Vakuum beaufschlagt. Aufgrund der kurzen Einspritzzeiten von etwa 0,2 s ergeben sich Probleme, in der kurzen Zeit die Luft aus der Kavität zu verdrängen. In Kontakt mit Luft treten aber an der Materialoberfläche Verbrennungseffekte auf, die das Material schädigen können und auch zu den Brandstellen an den vier Domen beitrugen. Die Beaufschlagung mit Vakuum wirkte diesem Effekt entgegen; zudem verringerte sich auch noch die Oberflächenrauigkeit des Spritzgießteils.

Dass Hechinger heute alle Parameter im Griff hat und der Prozess trotz seiner extremen Anforderungen völlig zufriedenstellend läuft, ist der Innovationskraft und der Bereitschaft zum kalkulierten Risiko des erfahrenen Spritzgießers zu verdanken. „Wir sind sehr froh, dass wir Günther Heisskanaltechnik als Partner haben und so gut zusammenarbeiten“, erklärt Antolic-Mezin. „Denn ob wir dieses Projekt allein so umfassend bewältigt hätten – da habe ich doch meine Zweifel.“


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