Die 12-fach-Nadelverschlusswerkzeuge wurden mit einer kompakten Verteilung (H-Verteiler) für schmelzeschonenden Materialfluss und hochtemperaturbeständigen Heizungs- und Thermofühleranschlüssen ausgelegt. (Bild: Günther Heisskanaltechnik)
Die Suche nach einer Lösung für das Angussproblem ergab sich aus der Tatsache, dass Lüttgens die Drehfallen-Produktion bereits seit Jahren über ein Heißkanalwerkzeug auf Unterverteiler umgesetzt hatte. Für eine Alternative dazu musste nicht nur die direkte Anspritzung über Nadelverschlussdüsen neu eingeführt und angepasst werden, es kamen auch noch zusätzliche Herausforderungen wie etwa das Einlegen der Metallteile über ein Handling oder die Realisierung einer gleichmäßigen Teilefüllung hinzu.
Seit dem Produktionsbeginn sind mit dem Heißkanalwerkzeug 94 000 Schuss gefahren worden – rund 1 128 000 Mio. Drehfallen. Die Drehfallen bestehen als Hybridbauteile aus einem gehärteten und beschichtetem Feinstanzteil aus Stahl mit Kunststoffummantelung aus TPE Hytrel 6356 (TPCET schwarz).
Vollautomatisierte Fertigung
Die Fertigung erfolgt vollautomatisiert auf einer Arburg-Spritzgießmaschine mit 1500 kN Schließkraft. Die Verarbeitungstemperatur liegt zwischen 220 und 240 °C, die Werkzeugtemperatur bei 40 bis 50°C. „Aufgrund der geringen Wanddicke von 0,7 mm beim Umspritzen und der Kundenforderung nach sicher gefüllten gratfreien Bauteilen muss der Fertigungsprozess absolut kontinuierlich ablaufen“, erklärt Peter Oentrich, Technischer Leiter bei Lüttgens. „Alle Spritzgießmaschinen sind deshalb via Arburg-Leitrechnersystem verbunden. Prozessparameter wie Temperaturprofil, Einspritzzeit, Massepolster und Umschaltspritzdruck werden online überwacht und dokumentiert.“
Trends µ-genau
Verschleißarme Verschlussnadeln
Die innovative Gestaltung der konturgebenden Nadelführung und die optimierte Verschlussnadel erlauben einen verschleißarmen Betrieb. Während der Verschlussbewegung wird die Nadel zunächst über einen Konus bis zur zylindrischen Vorzentrierung geführt, um dann präzise in den zylindrischen Anspritzpunkt einzutauchen. Die Nadelführung ist im Materialrohr schwimmend gelagert. Damit wird die Wärmeausdehnung der Nadelverschlussdüse kompensiert, so ist eine genaue Längenabstimmung beim Einbau nicht notwendig. Bei Verschleiß kann die Nadelführung mit geringem Aufwand auf der Formtrennungsseite gewechselt werden. Spezielle Durchlässe in der Werkzeugaufspannplatte erlauben eine Einzeljustierung der Eintauchtiefe aller Verschlussnadeln von außen. Bis zu 50 Prozent gefüllte Kunststoffe können je nach Anwendungsfall problemlos verarbeitet werden.
Das 12-fach-Heißkanalsystem mit Nadelverschlussdüsen arbeitet mit einer Hubplatte. Damit lassen sich alle Nadeln synchron bewegen. Das bringt Vorteile, so können Einzelnadelventile aufgrund unterschiedlicher Losbrechmomente zeitversetzt öffnen und schließen.
Die synchrone Nadelbewegung über die Hubplatte ist zudem die kostengünstigere Alternative zu den einzeln betätigten Nadelantrieben. Der Spritzprozess bleibt auch bei kleinsten Schussgewichten dank gleichmäßigem Öffnen und Schließen
Die innovative Gestaltung der konturgebenden Nadelführung und die optimierte Verschlussnadel erlauben einen verschleißarmen Betrieb.
aller Nadeln sehr sicher. Insgesamt sind zwei 12-fach-Heißkanalwerkzeuge im Einsatz, je eines für linke und rechte Türschlösser. Die hohen Qualitätsanforderungen an Werkzeuge und Teile werden bei Lüttgens bereits vor dem Start der Werkzeugkonstruktion mit FEM-Analysen (Füllbildsimulationen) sowie Untersuchungen zu Entlüftung und Bindenahtbildung erfüllt.
Servicefreundlicher Aufbau
Die 12-fach-Nadelverschlusswerkzeuge wurden mit einer kompakten Verteilung (H-Verteiler) für einen schmelzeschonenden Materialfluss und hochtemperaturbeständigen Heizungs- und Thermofühleranschlüssen ausgelegt. Heißkanal, Verteilung und Düsen lassen sich konventionell reinigen. Die beiden Drehfallenwerkzeuge von Lüttgens sind gleich aufgebaut – sie bestehen aus einem balancierten Heißkanalverteiler für zwölf Düsen, Isolierplatte und Anschlussdüse ASD10/115/R40 sowie der entsprechenden Anzahl Nadelverschlussdüsen 6NMT60.
Der Reihenabstand des Verteilers liegt bei 70 mm, der Düsenabstand bei jeweils 50 mm. Die Abmessungen des Verteilers betragen 320 x 140 x 56 mm, die Heizleistung liegt bei 2 x 1100 W pro Regelkreis, von denen es in jedem Werkzeug zwei gibt. Für die optimale Funktion zeichnen die pro Werkzeug eingesetzten zwölf Nadelverschlussdüsen des Typs 6NMT60 verantwortlich. Das Spritzvolumen pro Düse liegt bei 1,83 cm³, der Anspritzpunktdurchmesser beträgt 1,6 mm. Die Vorteile dieser Nadelverschlussdüsen hinsichtlich der thermischen Trennung zur Kavität kamen auch bei der Herstellung dieser hybriden Einlegeteile zum Tragen.
„Aufgrund der geringen Wanddicke von lediglich 0,7 mm aufgrund des Umspritzens und der Kundenforderung nach sicher gefüllten und gratfreien Bauteilen ist es erforderlich, dass der Fertigungsprozess absolut kontinuierlich abläuft.“
Peter Oentrich, Technischer Leiter bei Lüttgens
Zweigeteilter Schaft stellt gute Isolierung sicher
Der zweigeteilte Schaft, der im vorderen Bereich aus einer Titanlegierung mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht, und der integrierte Luftspalt stellen eine gute Isolierung sicher und minimieren den Wärmeverlust zwischen Nadelverschlussdüse und Werkzeug. Die Temperaturverteilung in der Düse ist daher sehr homogen. Die Nadelführung aus pulvermetallurgischem Stahl verspricht einen wirtschaftlichen und nahezu verschleißfreien Betrieb. Ein weiterer Pluspunkt ist die Zweiteilung von Nadelführung und Materialrohr. Im Bedarfsfall kann die Nadelführung ohne großen Aufwand gewechselt werden. Da die Nadelverschlussdüsen modular aufgebaut sind, lassen sich bei Bedarf auch alle übrigen Komponenten wie Thermoelemente oder Heizungen auswechseln. Das begünstigt eine problemlose Verarbeitung sowohl technischer als auch hochtem-peraturbeständiger Kunststoffe, wie auch bei den Drehfallen von Lüttgens.
Kontakt:
- Dietrich Lüttgens GmbH & Co. KG, D-42579 Heiligenhaus
- Günther Heisskanaltechnik GmbH