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Die Besonderheiten in der Produktion bei Rowenta, einem Unternehmen der SEB-Gruppe, sind eng mit dem Produkt verknüpft, wobei alle Hauptkomponenten des Bügeleisens – also Griff, Tank und Hitzeschild – in der eigenen Kunststofffertigung hergestellt werden. Bereits 2004, so Jochen Weber, Werkleiter bei Rowenta, stieg das Unternehmen in die 3K-Technik ein. Der Werkzeugbau der Hofmann Innovation Group lieferte dazu Werkzeuge mit konturnaher Kühlung, eine damals neue Konzeption im Werkzeugbau. Weniger Montageaufwand, bessere Funktionsintegration, bessere Teilequalität, eine kürzere Zykluszeit und günstigere Stückkosten durch die Konzentration auf mögliche Einstufen-Prozesse waren die positive Konsequenz. Der Plastverarbeiter berichtete damals darüber, der Beitrag ist online zu finden (siehe infoDirect).

Maschinen- und Werkzeugtechnik waren auf die neue Konzeption ausgerichtet worden. Für 2K- und 3K-Teile kommen Wendeplattentechnik, Drehtellerwerkzeuge und Indexplattentechnik zum Einsatz. Für jedes Bügeleisenmodell wird dabei nach einer optimalen Strategie von Werkzeug- und Maschinentechnik gesucht. Die Wahl einer Drehteller- oder einer Wendeplattenlösung ergibt sich aus der Kapazitätsplanung oder den Losgrößen.

Verzugsfrei durch konturnahe Kühlung

Die reibungslose Montage der Baugruppen mit komplexen Stegen auf engem Raum oder mit zahlreichen Funktionsteilen wird durch die Kunststoff-Formen mit konturnaher Kühlung möglich. „Dabei ergibt sich in der Konstruktion sehr oft eine Kombination von Einsätzen, die mit dem Metall-Laserschmelzverfahren Lasercusing generativ hergestellt werden, und klassisch temperierten Flächen. Konturnahe Kühlung setzt immer an den kritischen Stellen, das heißt an Stegen, schwierigen Kernzonen oder atypischen Materialanhäufungen an“, schildert Weber seine Erfahrungen. Als konstruktive Maßnahmen gelten formgerechte Kühlkanaldurchmesser und der Einsatz von Parallelkühlungen an physikalisch besonders anspruchsvollen Stellen, um möglichst viel Kühlleistung an die Oberfläche der Kavität zu bringen. Damit die Kühlkanäle den erforderlichen Volumendurchsatz aufweisen, achtet Fertigungsleiter Robert Löw auf Prävention durch einen Korrosionsinhibitor. Dies gilt besonders für rotierende Formen, die an den mechanischen Übergangsstellen auch hinsichtlich der Dichtigkeit überprüft werden müssen.

Verzugsneigung reduzieren

Bei einem 3K-Teil sind die Verkürzung der Zykluszeit und Verminderung des Verzugs gegenüber den Werkzeugen von vor fast zehn Jahren deutlich erkennbar. Die Verzugsfreiheit ist für das positive Montageverhalten, für die hohe Maßhaltigkeit verantwortlich. So kann Fertigungsleiter Löw bei Produktionsanläufen in den konturnah gekühlten Bereichen sehr schnell die geforderte Maßhaltigkeit erreichen, um dann mit den Prozessparametern an anderen Stellen zu variieren bis sich ein stabiler, reproduzierbarer Prozess einstellt. Daraus ergibt sich eine gewisse Flexibilität des Prozessfensters.

Der Fokus beim 3K-Bügeleisengehäuse lag in der Reduzierung der Verzugsneigung im vorderen Teilbereich, die durch eine möglichst homogene Temperaturverteilung in der Abkühlungsphase realisiert werden sollte. 3D-Darstellung und -animationen der Simulationsergebnisse verdeutlichen das Verzugsverhalten des Endproduktes und können so helfen, die konturnahe Temperierung auszulegen oder zu optimieren. Die Simulationssoftware Moldex 3D von Simpatec, Aachen, mit der das Kühlkonzept entwickelt wurde, ermöglicht dem Konstrukteur einen virtuellen Blick ins Innere des Werkzeuges. Aussagen über das Strömungsverhalten, Temperaturverteilungen, Druckverluste, sowie Fließgeschwindigkeiten stehen zur Beurteilung der optimalen Kühlmethode zur Verfügung.

„Dies ist speziell dann unverzichtbar, wenn die Temperierkanäle in den Lasercusing-Einsätzen so komplex werden, dass man sich die Durchströmung nicht mehr ohne Weiteres vorstellen kann,“ erläutert Stefan Hofmann, Geschäftsführer bei Werkzeugbau Siegfried Hofmann, Lichtenfels, „hier greifen wir zur Auslegung und Kontrolle der Kühlkanalkonstruktion immer auf die Simulation zurück.“

Interdisziplänere Zusammenarbeit senkt Kosten

Neben der Klärung der Frage nach der idealen Temperierung bietet die Software die Möglichkeit, das Zusammenspiel der Komponenten, Materialien und Geometrien genau zu analysieren. So werden Zykluszeiten verkürzt, Produktionskosten gesenkt, eventuelle Werkzeugnachbearbeitungen minimiert und damit deutlich kürzere Entwicklungszeiten möglich.

Die Entwicklungszeiten bewegen sich je nach Aufwand eines neuen Modells zwischen 12 und 16 Monaten. Dabei arbeiten in der Produktentwicklung bis zum SOP (Start-of-Production), Designer, Projektleiter und Konstrukteure des Werkzeugbau-Partners sowie Fertigungsverantwortliche eng zusammen. Das erfordert eine hohe Flexibilität der Akteure und ein eng vernetztes Arbeiten – sowohl parallel als auch gemeinsam. Das Einbinden des Werkzeugbaus mit seinen produktbegleitenden Dienstleistungen senkt dabei die Projektkosten, indem es den Änderungs- und Freigabeaufwand auf ein Minimum reduziert.

Autor

Über den Autor

Guido Radig ist freier Journalist bei Provvido PR & Communications, Bergkirchen. radig@provvido.eu