RMF Formenbau: Guter Einfall für rationelle Produktion

Der RMF Formenbau hat sich in erster Linie auf technische Teile spezialisiert – Spritzgießwerkzeuge, zum Teil auch in Mehrkomponententechnik, werden für ein breites Spektrum an Kunststoffteilen konstruiert und aufgebaut. Wenn der Kunde es wünscht und die Werkzeuggröße es zulässt, können in der eigenen Spritzerei auf Arburg-Maschinen die Werkzeuge nicht nur bemustert werden, schnell und unkompliziert lassen sich auch kleine und mittlere Serien realisieren.

In erster Linie kommen die Kunden des Unternehmens aus dem Bereich der Automobilzulieferer, vorwiegend aus der Region. Aber auch für die Bereiche Möbel, Elektro und weitere Branchen entstehen hier Formen. Rund 50 sind es pro Jahr für Teile mit Spritzgewichten zwischen 1 und 100 g, in der Regel mit bis zu acht Kavitäten.

Eine der alltäglichen Herausforderungen, mit denen die Werkzeugbauer konfrontiert sind, ist eine Mutter für die Befestigung von Antennen beispielsweise am Autodach, in Zügen, Bussen oder auch an Verkaufsautomaten. Bislang hatte der Kunde eine geteilte Lösung aus Metall im Einsatz – eine handelsübliche Mutter, die per Trenner im Nachhinein geschlitzt wurde, damit sie bei der Montage auch nachträglich über ein bereits fixiertes Antennenkabel aufgeschoben und verschraubt werden konnte.

Dazu eine bereits ab Handel verfügbare geschlitzte Unterlegscheibe zur besseren Verteilung des Anpressdrucks – die Mutter soll das Dach ja auch abdichten. Für ein besseres und sichereres Handling bei der Montage sollte diese Lösung in einem einzigen Teil zusammengefasst werden: eine geschlitzte Mutter mit Flansch.

In Zusammenarbeit mit den Experten des RMF Formenbau in Breidenbach wurde die Mutter entworfen, die aus einem flammhemmenden Kunststoff entstehen sollte, genauer: aus einem PC/ABS. Die Mutter sollte so aus der Spritzgießform fallen, dass eine Nacharbeit nicht erforderlich ist. Die Stückzahl sollte zunächst bei rund 150.000 im Jahr liegen, wobei sich diese Zahl je nach Bedarf auch noch deutlich aufstocken lassen sollte.

Die werkzeugbautechnische Herausforderung dabei war das Gewinde, das für eine leichte Montage sehr präzise und gratfrei ausgeführt werden muss. "Während sich Außengewinde relativ einfach über die Linearbewegung von Schiebern entformen lassen, ist die Herausforderung beim Entformen von Innengewinden der fehlende Platz", erläutert Niklas Reinelt, verantwortlich für Konstruktion und technischen Einkauf bei RMF. "Hier lässt sich klassisch kein Schieber nach innen wegziehen, ohne das gerade gespritzte Gewinde zu zerstören. Die naheliegende und weit verbreitete Lösung ist deshalb, den als Ausschraubeinheit ausgeformten Kern mit der Gewindekontur vorsichtig in einer Ausschraubbewegung aus dem Gewinde im Spritzgießteil herauszudrehen."

Das war auch der erste Entwurf der Formenbauer: Ein Werkzeug mit vier Kavitäten, die Ausschraubeinheiten über Zahnstangen angetrieben. Geschätzte Zykluszeit: um die 40 s. Da auch die Produktion der Mutter in der Spritzerei im eigenen Haus ablaufen sollte, war für die Verantwortlichen klar, dass dafür nur die größte der fünf Arburg-Maschinen in Frage kommt, eine Allrounder 420 mit 1000 kN Schließkraft. Auf Grundlage der Rohkonstruktion führten die Formenbauer das Gespräch mit den Experten des Normalienspezialisten Hasco – zunächst unter anderem auch wegen der Beschaffung und Integration der vier Ausschraubeinheiten.

Ausgeführt werden sollte das Werkzeug in einem Warmarbeitsstahl 1.2343, der sich für Formplatten und Einsätze für Spritzgießwerkzeuge eignet – für Konstruktionsteile mit hoher Festigkeit. "Die Zerspanbarkeit ist gut, ebenso die Zähigkeit", erklärt Reinelt. "Der Stahl bietet gute Warmverschleißfestigkeit und eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit. Wir lassen die Teile dann auf 50 bis 54 HRC härten." Die Ausschraubeinheiten von Hasco sind in einem passenden Material ausgeführt – in einem Kaltarbeitsstahl 1.2379, in dem bei diesem Projekt die Gewindekontur seitens Hasco bereits eingearbeitet und mit einer DLC-Schicht geschützt werden sollte. Also alles perfekt?

"Fast", erklärt Reinelt. "Denn die Normalienspezialisten von Hasco unterbreiteten uns einen Vorschlag, der mit einem filigraneren Werkzeug, mit der halben Zahl an Kavitäten, noch dazu auf einer kleineren Spritzgießmaschine nahezu die gleichen Stückzahlen in der selben Zeit produzieren konnte. Das bedeutet weniger verbrauchter Werkzeugstahl, weniger kostenintensive Präzisionsbearbeitung, eine Spritzgießmaschine mit geringerem Stundensatz – bei allerdings dann nahezu halbierter Zykluszeit." Klar, dass dieser Vorschlag verlockend klang und deshalb genau geprüft wurde.

Mit klassischem Ausschrauben der Gewinde indes lässt sich das Versprechen der Lüdenscheider Normteilexperten nicht einlösen – allein der Ausschraubvorgang schlägt mit mindestens 8 s zu Buche. Also brachten die Hasco-Fachleute eine andere Variante ins Spiel, den Einfallkern Z3600. Diese Lösung scheint zwar zunächst deutlich kostenintensiver als eine Ausschraubeinheit. Allerdings benötigt man statt vier Ausschraubeinheiten nur noch zwei Einfallkerne, und bei ganzheitlicher Betrachtung von Werkzeugkosten und insbesondere der Kosten im Produktionsprozess fällt der Anschaffungspreis dieser Komponenten überhaupt nicht mehr ins Gewicht.

Also wurde das Werkzeug für die Muttern entsprechend ausgestaltet. Zwei Einfallkerne wurden exakt nach den Angaben der Werkzeugbauer gefertigt, auch sie sind aus Kaltarbeitsstahl 1.2379 mit fertig ausgearbeitetem Gewinde und DLC-Beschichtung.

"Der Vorteil ist, dass in den Einfallkern eine Kühlung relativ einfach zu integrieren ist", erläutert Reinelt einige weitere Vorteile. "Der Kern reduziert die Komplexität der Form erheblich – sie wird damit fast zu einem 'Auf-zu-Werkzeug'." Die Zykluszeit des 5 g schweren Kunststoffteils konnte so auf jetzt um die 20 s reduziert werden – für je zwei Muttern, die gleichzeitig aus dem Werkzeug fallen.

Zudem ist bei einem Einfallkern auch die Schlitzung, die bei den Ausschraubeinheiten problematisch sein kann, kein Thema. "Der Schlitz neigt dazu, einzufallen", erklärt Reinelt. "Wir haben entsprechend vorgehalten, und so entspricht die Mutter jetzt absolut exakt den Vorgaben unseres Kunden." Übrigens: Ersatzteile für den Einfallkern lassen sich bei Bedarf schnell, einfach und absolut passgenau bei Hasco nachbestellen und ohne Anpass­aufwand sofort verbauen. Auch die formgebenden Komponenten.

"Hasco begleitet uns von Anfang an, seit mein Vater Volker Reinelt das Unternehmen im Jahr 2005 gegründet hat", zieht Reinelt Bilanz. "Wir haben sehr gute Erfahrungen mit Hasco gemacht – nicht nur mit den Normteilen, sondern vor allem mit unseren Ansprechpartnern dort."

Mit guten Ideen helfen sie den Werkzeugbauern, ihre Projekte noch effizienter, wirtschaftlicher und genauer aufzubauen. "Beispielsweise mit dem 'Coolcross', das es ermöglicht, zwei Kühlkreisläufe in einer Ebene zu führen, ohne dass sich das Kühlwasser vermischt", erklärt Reinelt. "Das erlaubt es uns, Platten mit geringerer Stärke zu verwenden und die Kanäle mit wenig Aufwand nahe an die Kontur heranzuführen. So bleibt das Werkzeug klein, und wir können die Mutter jetzt auf unserer Allrounder 320 spritzen. Das spart unserem Kunden bares Geld." em