Die Arbeitsweise des neuen Mehrkomponenten-Werkzeugs, das auch Paternoster-Werkzeug genannt wird, unterscheidet sich wesentlich von den bisherigen Varianten mit Drehteller, Indexplatte oder der Etagen-Wendetechnik. Der Clou dieser Werkzeugtechnologie liegt für den Kunststoffverarbeiter darin, dass er dafür herkömmliche Standard-Spritzgießmaschinen ohne irgendwelche vom Maschinenbauer notwendigen Zusatzausrüstungen einsetzen kann. Aufgrund seiner besonderen Bauart ist dieses Werkzeug nur minimal größer als ein Standardwerkzeug. Das hat den Vorteil, dass zum Beispiel die sonst übliche Plattenvergrößerung oder Holmverlängerung nicht notwendig ist. Auch sind alle für den Prozessablauf notwendigen Baugruppen, einschließlich weiterer Spritzaggregate, mit dem Werkzeug gekoppelt und somit unabhängig von der eingesetzten Spritzgießmaschine (Prinzipskizze, Bild 2). Entwickelt wurde diese Technik von der Zahoransky Group in Todtnau und deren Tochtergesellschaft Zahoransky Formenbau in Freiburg. Das erste in Funktion gezeigte SCPS-Werkzeug wurde auf der K-Messe 2010 auf dem Arburg-Messestand vorgestellt. Dort wurden mit einem 2K-Werkzeug mit 12 Kavitäten und Entnahmestation Zahnbürsten produziert (Bild 1, 3 und 4). Mitlerweile sind eine ganze Reihe weiterer Projekte mit dieser neuen Werkzeugtechnik in Entwicklung, bei denen die technischen Möglichkeiten in Richtung Multikavitäten- und Mehrkomponententechnik weiter voran getrieben werden. So wird derzeit ein 24-fach 4K-Werkzeug mit vier Spritz- und einer Entnahmestation projektiert. Auch auf der Fakuma wird Zahoransky diese Technik mit einem Werkzeug demonstrieren.

Der Funktionsablauf
in einem 4K-Werkzeug

In der ersten und zweiten Spritzstation des 4K-Werkzeuges werden zwei unterschiedliche Hartkomponenten und in der dritten und vierten Spritzstation zwei unterschiedliche Weichkomponenten gespritzt. Das Werkzeug öffnet sich und die Kavitätenteile werden dann servomotorisch über einen Spindelantrieb eine Station weiter getaktet. Das heißt Station 1 in Station 2, Station 2 in Station 3, Station 3 in Station 4 und Station 4 oberhalb des Werkzeuges in die Entnahmeposition.
Ein Handlinggerät entnimmt die fertigen Teile außerhalb vom Werkzeug während des Spritzvorganges. Durch die Entnahme wird so keine zusätzliche Zykluszeit benötigt. Die leeren Formhälften werden auf die Düsenseite übergeben und über einen zweiten Spindelantrieb während der Formöffnungsphase von der Entnahmestation zur Vorspritzstation (Station 1) befördert. Die Form schließt. Der Kreislauf ist geschlossen. Ein neuer Prozessablauf beginnt. In jedem Zyklus werden Vorspritzlinge und Fertigteile gleichzeitig gespritzt und die fertigen Teile aus der Entnahmestation entnommen. Für das Öffnen, den Transport der Werkzeugeinsätze in die nächste Station und das Schließen der Form werden nur drei Sekunden benötigt.

Servo-angetriebene Achsen sorgen für Präzision und saubere Produktion

Alle Bewegungen in dem SCPS-Werkzeug erfolgen über servo-angetriebene Achsen mit höchster Positioniergenauigkeit; damit ist es völlig unabhängig von der Hydraulik der Spritzgießmaschine. Der Trend zu servo-angetriebenen Achsen im Werkzeugbau wird immer größer; dies wurde auch durch den zunehmenden Einsatz vollelektrischer Spritzgießmaschinen forciert. In Verbindung mit vollelektrischen Spritzgießmaschinen kommt man mit servo-angetriebenen Werkzeugen völlig ohne Öl und Luft in der Produktion aus. Diese Technik ist wesentlich präziser und auch sauberer.
Die Freiheitsgrade dieser Werkzeuge sind äußerst vielseitig. So lassen sich zum Beispiel die Kavitäten während des Prozessablaufs aus dem Werkzeug entnehmen. Extern können dann verschiedenste Montagearbeiten durchgeführt werden wie zum Beispiel das Einlegen von mehreren Teilen. Anschließend werden die bestückten Kavitäten in das Werkzeug zum weiteren Umspritzen zurückgeführt.
Der komplette Steuerungsablauf des Werkzeuges, einschließlich der Ansteuerung aller Zusatz-Spritzaggregate und, falls gewünscht, der Heißkanalregelung inklusive Nadelverschluss übernimmt die eigene, im Hause entwickelte Steuerung. Selbst die Kernzüge können damit gesteuert werden. Diese integrierte Lösung macht das Werkzeug unabhängig von den Spritzgieß-Maschinenherstellern. Die Steuerung kommuniziert mit der Spritzgießmaschine über eine Euromap-Schnittstelle. Sie benötigt nur die Signale ‚Werkzeug offen‘ und ‚Werkzeug geschlossen‘. Damit organisiert sie die komplette Steuerung der bis zu sechs Servoachsen des Werkzeugs.

Kosteneffizienz
Mehrkomponentenspritzguss auf 1K-Standard-Maschinen

„Wir automatisieren das Werkzeug ? die Standard-Spritzgießmaschine wird nicht verändert.“ Nach diesem Prinzip hat
Zahoransky in jüngster Zeit mehrere
Werkzeug-Neuentwicklungen vorgestellt. So ist die Herstellung von komplexen Mehrkomponententeilen auf vorhandenen Einkomponenten-Standard-Spritzgießmaschinen der besondere Vorteil der SCPS-Werkzeugtechnik (Servo-Cavity Positioning System). Sämtliche Zusatzaggregate wie Spritzeinheiten oder Heißkanalregelung können von der eigenen Steuerung des Werkzeugbauers geregelt werden; ein Umrüsten der Spritzgießmaschine ist somit nicht notwendig. Zudem sind diese Werkzeuge aufgrund ihrer besonderen Bauart kaum größer als Standardwerkzeuge und passen so in jede Standard-Spritzgießmaschine. Servo-Antriebe für alle Achsen im Werkzeug ermöglichen eine besonders präzise Ansteuerung; außerdem machen sie Öl und Luft zur Kraftübertragung überflüssig.

 

 

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Harry Pruner