Spritzen & Giessen

Schlüssel zu mehr Effizienz

22.06.2010

Tagung, Teil 1: Maßnahmen zur Effizienzsteigerung standen auf der Fachtagung „Werkzeug und Maschine, der Schlüssel zur Verfahrenseffizienz“ des Kunststoffinstituts Lüdenscheid im Mittelpunkt. werkzeug&formenbau-Autor Manfred Lerch mit einem Überblick über die Themen.

Dem Zusammenspiel von Maschine und Werkzeug wird künftig noch mehr Bedeutung zukommen. Einerseits erfordern komplexere Werkzeuge eine angepasste Steuerung der Maschine. Weiterentwicklungen wie beispielsweise das Spritzprägen oder die Mehrkomponententechnik waren deshalb zentrale Themen dieser Veranstaltung. Dabei ging es unter anderem um neue Möglichkeiten für den Spritzgießwerkzeugbau, Anforderungen an Maschinen- und Verfahrenstechniken bis hin zur Prozesseffizienz mittels prozessoptimierter Formteilgestaltung. werkzeug&formenbau berichtet in einem zweiteiligen Beitrag über die besprochenen Entwicklungen und Trends.

Mehr Produktivität und Effizienz
Produkte und Technologie sind weiter im Wandel. Hier muss die Motivation sein, dass der Werkzeugbau Produktivität und Effizienz liefert. So zumindest sieht es Axel Demmer vom Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie IPT. Massenprodukte sind heute meist aus Kunststoff. Die Anforderungen an deren Oberfläche (Optik und Haptik) steigen stetig. Während aber der Einsatz von Spritzgießwerkzeugen mit direkt strukturierter Oberfläche als besonders wirtschaftlich gilt, ist die Herstellung solcher Werkzeuge mit einem sehr hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Zudem unterliegt das Strukturdesign engen prozessspezifischen Grenzen. Die Oberflächenstrukturen lassen sich zudem nicht mit kon­ventionellen Verfahren reproduzierbar herstellen. Das heißt, es müssen anforderungsgerechte Fertigungstechnologien zum Einsatz kommen.

Auch die fünfachsige Schlichtbearbeitung mit torischen Fräsern bietet laut IPT Potenzial: So musste die Oberfläche eines Rotationsschiebers für eine Spritzgießform bislang nach dem Fräsen poliert werden. Eine der Grundvoraussetzungen dafür ist, dass schon beim Fräsen eine sehr gute Oberflächenqualität erzielt wird. So wurde eine dreiachsige Bearbeitung mit Kugelkopfwerkzeugen einer fünfachsigen Simultanbearbeitung mit Torus-Werkzeugen gegenübergestellt. Während die dreiachsige Bearbeitung eine Bearbeitungszeit von 120 min in Anspruch nahm und eine Oberflächenqualität von Ra 1 µm erreicht wurde, konnten bei der fünfachsigen Simultanbearbeitung Bearbeitungszeiten von 25 min mit Oberflächen von Ra 0,25 µm realisiert werden.

„Lösen sie sich davon, immer nur in den Spritzgießprozess zu sehen“, betonte Marco Gruber, KraussMaffei Technologies GmbH. „Betrachten Sie die gesamte Wertschöpfungskette.“ So bietet etwa der Spritzgießcompounder IMC die Möglichkeit, einen Compoundierschritt einzusparen. Mit SkinForm dagegen werden die Möglichkeiten des Mehrkomponentenspritzgießens mittels Polyurethan genutzt. Dabei geht es um einen vollautomatisierten Produktionsprozess. Diese Mehrkomponententechnik mit PUR überzeugt nicht nur im Kostenvergleich, sondern kann durch hochwertige Oberflächen (Haptik, Softtouch, als Lederersatz und Kratzfestigkeit) sowie der Kombination aus Weichschäumen bei beispielsweise Akustik- oder Dämmsystemen punkten.

Prägetechnik für exakte Bauteile
André Lück von der Sumitomo Demag Plastics Machinery GmbH sieht bei der Herstellung von Bauteilen per Prägetechnik eine zentrale Rolle beim Werkzeugkonzept. Deshalb haben sich auch nach seiner Meinung in den vergangenen Jahren zwei Arten von Werkzeugkonzepten durchgesetzt: Während die einen eine Prägebewegung über die Schließeinheit der Maschine ermöglichen, erlauben die anderen einen Prägevorgang über die Bewegung des Werkzeugelements. Welche Variante eingesetzt wird, entscheidet die Art der Geometrie und die Zielvorgabe einer Anwendung.

Bei dickwandigen Bauteilen neigt man eher zum Werkzeugprägen via Hydraulikstempel, da diese Teile eine deutlich längere und höhere Schwingung aufweisen. Dünnere und großflächigere Bauteile erfordern dagegen eher exakte kräftige Prägehübe. Das spricht dann für das Maschinenprägen.

Der wohl wichtigste Verfahrensvorteil beider Konzepte liegt im flächigen Nachdruckverhalten beim Verpressen der Kunststoffschmelze. Der erzielte gleich­mäßige Werkzeuginnendruck kann der Schwingung lokal konstanter entgegenwirken. Ebenso wichtig ist die Überfüllmöglichkeit bei vergrößerter Kavität. Sie minimiert nicht nur den Fülldruck, sondern wirkt der Schwindung bereits in der Füllphase entgegen. Lück sieht die Spritzprägetechnik als ernstzunehmendes Sonderverfahren, um höchste Genauigkeit und Qualität zu erreichen.

Für Helmut Eckardt, Wittmann Battenfeld GmbH, bieten innovative Verfahren mit dem Focus auf Integration mehrerer Funktionen, Einsparungen von Arbeitsgängen oder auch Rohstoffkombinationen neue Lösungsansätze zu Kostensenkung und Qualitätserhöhung. So eröffnet das Spritzprägen mit den aktuellen Entwicklungen durchaus Möglichkeiten, um Kosten einzusparen. Neben dem Mehrkomponenten-Spritzgießen sind nach seiner Meinung aber auch die Gasinjektionstechniken weiter auf dem Vormarsch. Das Vermeiden von Einfallstellen, Verzugs- und Gewichtsreduzierung sowie die Erzeugung definierter Hohlräume und die geringere Schließkraft eignen sich besonders für griffähnliche Teile, flächige Formteile sowie Formteile mit Dichtstellen.

Optimale Auswahl löst Probleme
Wie mit optimaler Auswahl von Spritzgießmaschine und Verfahren Probleme gelöst werden können, zeigt das Chassis eines CD-Wechslers: Bislang bestand das Problem im Verzug. Per Gasinjektionstechnik erfolgte die volumetrische Füllung mit Schmelze über eine Gaseinspritzung an drei Stellen durch Gas-Einspritzbausteine. Der Gasdruck ersetzt so den Schmelznachdruck.


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