Die Düsenseite des Werkzeugs. Die Entwickler
realisierten eine Heißkanallösung die die bisher notwendige Angusspinne mit 14 g verschwendetem Material pro 6,5 g schwerem Dichtring einspart. (Bild: Heitec)
Bislang wurden bei der Produktion von vergleichbaren Kunststoffartikeln eine Vielzahl an Nachteilen in Kauf genommen, wie zum Beispiel ungenügende Rundlaufgenauigkeit, Höhenschlag, Kaltbruch oder Lufteinschlüsse am Artikel. Eine weitere große Schwierigkeit bereitet die beim Einsatz von Kaltkanälen kaum zu beeinflussende Artikelfüllung. Nicht zu vergessen ist die Luft, die in den Angusskanälen steckt und von der Maschinendüse an vor der Schmelze hergeschoben durch die Angussbohrungen in die Kavität gepresst wird.
Das mit Abstand größte Verbesserungspotenzial im Fertigungsprozess des Dichtrings lag allerdings eindeutig in der enormen Materialverschwendung in Form von zwangsläufig anfallenden Angüssen. Im Fall des Dichtrings wurde bislang eine Angussspinne mit sechs Anspritzpunkten und einem Gewicht von 14 g pro Schuss in Kauf genommen, wobei der zu produzierende Ring lediglich 6,25 g wiegt, also weniger als die Hälfte.
Der Dichtring hat einen Durchmesser von 200 mm, eine Höhe von 8 mm und eine Wandstärke von rund 1 mm bei einem Gewicht von 6,25 g. Die Toleranzen sind sehr eng, da sie Dichtigkeit und Lage des Folgeartikels garantieren müssen. Die Abrisse dürfen nicht über die Kontur hinausstehen, da dies die Funktionalität beeinträchtigen würde. Die physikalisch nicht zu eliminierenden Zusammenflussnähte und Anspritzpunkte dürfen in ihrer Kerbwirkung die Festigkeit des Ringes nicht beeinträchtigen. Das zu verarbeitende Material ist ein PA 66 mit 35 Prozent Glasfaser.
Trends µ-genau
Für hohe Ansprüche
Heitec bietet Düsenbaureihen für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle. Dank eines modularen Aufbaus, bei dem die Krone und der Düsenkörper konstruktiv getrennt wurden, soll bei sämtlichen Modellen der Star-Line-Düsenserie das Längenwachstum in das Innere der Düse umgeleitet werden. Damit gibt es keine „wandernden“ Anspritzpunkte.
Der Dichtring wird in einem 1-fach-Werkzeug produziert. Es galt, das Werkzeug so aufzubauen, dass eine möglichst kleine Maschinengröße zur Produktion genutzt werden kann. Da die projezierte Fläche des Rings relativ gering ist, ergeben sich nur geringe Auftriebskräfte. Beim Werkzeugaufbau wurde aufgrund der Hinterschnitte am Bauteil eine Schieberlösung gewählt.
Platzsparende Bauform der Heißkanaldüsen
Einen großen konstruktiven Vorteil bietet die platzsparende Bauform der Star-Line-Flachdüsen in der freidimensionalen Ausführung. Diese benötigen nur einen geringen Einbauraum und erlauben so, beispielsweise
Die Heißkanallösung wurde mit Star-Line-Flachdüsen aufgebaut.
Kunststoffartikel mit nur einem Anspritzpunkt seitlich anzubinden. Weiterhin bieten die Star-Line-Düsen mit ihren unterschiedlichen Bauformen den Vorteil sehr hoher konstruktiver Freiheit hinsichtlich der möglichen Anordnung in der Form. So können die Lage des Anspritzpunktes, die Länge der Düsen und die Anordnung innerhalb des Werkzeugs komplett frei gestaltet werden – also quasi freidimensional. Dies ermöglicht, den Artikel genau dort anzubinden, wo es die Artikelgeometrie erfordert, und nicht dort, wo das Werkzeug es aus Platzgründen zulässt. In diesem Fall wurde eine sternförmige Anordnung mit sechs einzelnen Düsen der Baureihe 01.076.44.01.L gewählt, die an den Aufbau eines Sternmotors erinnert.
Keine „wandernden“ Anspritzpunkte
Ein essenzieller Vorteil des Heißkanalsystems ist darin zu sehen, dass die Längenausdehnung komplett innerhalb des Systems kompensiert wird und somit das Problem von „wandernden Anspritzpunkten“ und Langlöchern nicht auftritt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht in dem sehr präzisen thermischen Profil der Düsen. Dieses erlaubt es, selbst anspruchsvollste Anwendungen mit komplizierten Materialien wie zum Beispiel technischen Kunststoffen oder gefüllte Materialien mit seitlicher Anspritzung zu realisieren. So stellte die Verarbeitung des mit 35 Prozent Glasfasern verstärkten Polyamids kein Problem dar.
Der präzise Dichtring
mit einem Durchmesser von 200 mm, 8 mm Höhe und 1 mm Wandstärke ist sehr eng toleriert.
Das Prinzip der Düsenanordnung lässt sich selbstverständlich nicht nur für die Produktion von Ringen nutzen, sondern auf zahlreiche andere Anwendungsgebiete übertragen, wie zum Beispiel die Innenanspritzung von Behältern, Töpfen, Gehäusen und anderen Bauteilen. Der Ring hätte unter Einsatz baugleicher Düsen auch mit sechs Anspritzpunkten von Außen angebunden werden können, wenn der Artikel dies erfordert hätte.
Der Kunde konnte durch das Wegfallen der Angusse seinen Materialeinsatz massiv verringern, somit die Wirtschaftlichkeit seiner Produktion steigern und gleichzeitig die Belastung der Umwelt minimieren. Den Verantwortlichen bei Weha gefiel die konstruktive Lösung und die dank der Star-Line-Düsen gewonnenen Produktionsvorteile. Besonders beeindruckte die hohe Maßstabilität des Spritzgussteils, die für dessen spätere Funktion absolut notwendig ist, ebenso wie die absolute Planlage und Verzugsfreiheit des Artikels.
Kontakt:
- Weha-Gummiwaren-Fabrik Holzberg GmbH & Co. KG, www.weha-gummi.de
- Heitec Heisskanaltechnik GmbH, www.heitec.com