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Normalien sind die Basis für das schnelle und wirtschaftliche Herstellen von Formen und Werkzeugen. Entsprechend groß ist das Angebot, das sowohl Werkzeug-Grundaufbauten als auch eine Vielzahl von Funktions-Elementen umfasst, die den Aufbau von Werkzeugen höchster Qualität und großer Funktionalität ermöglichen. Die mit Normalien realisierbare kurze Herstellfrist dieser Werkzeuge ermöglicht ihren Einsatz oft schon beim Anlauf der Serienfertigung und sichert so schon zu Beginn die geforderte hohe Qualität der Produkte. Verschleiß-Armut der Normalien und ihre präzise Ausführung bieten auch nach Jahren diese Qualität.
Die Tabelle zeigt, dass sowohl Heißkanal- als auch Normalien-Hersteller Heißkanal-Bauteile als Normalien anbieten. Dies sind einzelne Elemente bis hin zu heißen Werkzeughälften, die vollständig verdrahtet geliefert werden. Weitere Normalien listet die Tabelle für den Einsatz in der Metallverarbeitung auf für Druckguss-Werkzeuge und für Stanz- und Folgeschnitt-Werkzeuge.
Die große Vielfalt von Design und Art der Normalien stehen der Auflistung in der Tabelle entgegen. Daher wird nachfolgend ein Überblick über das Angebot der Normalien liefernden Firmen, unterteilt nach Art und Baugruppen, gegeben. Eine Zuordnung zu den liefernden Firmen ermöglichen die in den Klammern hinter den Normalien-Bezeichnungen angegebenen Zahlen, die den laufenden Nummern der jeweiligen Firma in der Tabelle entsprechen:

  • Werkzeugplatten mit Bohrungen (1, 3, 10, 12, 18, 24);
  • Werkzeugplatten ohne Bohrungen (2, 3, 8, 11, 12, 18, 24);
  • Führungs- und Zentrierungs-Elemente wie Hülsen, Buchsen und Führungs-Säulen (1, 3, 8, 10, 12, 18, 24);
  • Vorrichtungs- und Funktions-Elemente wie Schieber und Backen-Elemente, Auswerfer-Kupplungen, Ausdreh-Vorrichtungen und der gleichen (3, 8, 10, 24);
  • Entformungs-Einrichtungen wie Auswerfer-Stifte und -Hülsen, Klinkenzüge, Auswerfer-Platten und so weiter (1, 3, 6, 8, 10, 18, 24);
  • Isolierplatten (3, 10, 12, 18, 24, 27);
  • Temperier-Elemente (10, 11, 24);
  • Regelsysteme (10, 11, 24, 27);
  • Befestigungs- und Spann-Elemente (8, 10, 24);
  • Sonstiges Zubehör wie Federn, Datums- und Material-Kennzeichen, Transport-Sicherungen, Endschalter und dergleichen (1, 8, 10, 24) sowie Kabelboxen für Heißkanal-Werkzeuge (10, 16, 24);
  • Teilweise werden Bauelemente als vollständige Stammformen zusammengefasst geliefert mit hoher Zahl an möglichen Variationen (24).
  • Für Stanzwerkzeuge sind Gruppen wie Säulen-Gestelle, Schneid-Elemente, Feder-Elemente, Gleit-, Kugel- und Rollenführungs-Elemente sowie weiteres spezifischen Zubehör erhältlich (1, 3, 6, 8, 10, 24).

Heißkanäle reduzieren Abfall durch Vermeidung von Anguss-Verteilern. Da dieses Material nicht plastifiziert werden muss, sind oft bei großer Nest-Anzahl Maschinen mit kleineren Plastifizier-Einheiten verwendbar. Da auch die Masse in Anguss-Kanälen von Normalkanalverteiler-Werkzeugen Auftriebskräfte erzeugt, die bei Verwendung von Heißkanälen entfallen, ist oft auch die Verwendung kleinerer Schließ-Einheiten möglich.
Die wesentlichen Bauelemente von Schmelze-Leitsystemen sind Anguss-Buchsen, Verteiler-Blöcke, Einfach- und Mehrfach-Düsen. Bis auf Mehrfach-Düsen sind alle Baugruppen bei allen Heißkanal-Lieferanten erhältlich.
Die Beheizung der Heißkanal-Baugruppen kann von außen oder von innen erfolgen. Während außen beheizte Systeme überwiegen und bei allen Lieferanten erhältlich sind, bieten lediglich vier Firmen innen beheizte Systeme an. Beide Beheizungs-Arten finden in verschiedenen Baugruppen auch nebeneinander Verwendung. Dies zeigt, dass beide im Hinblick auf ihre Einsatz-Möglichkeiten sowohl Vor- als auch Nachteile aufweisen, auf die in früheren Ausgaben dieses Blicks in den Markt eingegangen wurde.
Weitere Tabellenteile behandeln verschiedene für eine gute Funktion der Schmelze-Leitsysteme maßgebende Faktoren wie Kanal-Ausführung, Balancierung, Isolierung und Kompensation der Wärmedehnung

Entwicklungstrends

Zu Heißkanal-Systemen stellt Roko fest, dass nach ihrer Ansicht keine bahnbrechenden Neuigkeiten zu erwarten sind. Dies wird damit begründet, dass „die Grenzen der baulichen Größen von Heißkanal-Düsen sowohl am oberen Ende als auch am unteren Ende heute Stand der Technik sind und von nahezu allen bekannten Herstellern beherrscht werden.“ Zunehmend bedeutender ist aus Sicht von Roko jedoch, „dass dem Anwender nicht nur das reine Produkt, sondern auch anwendungstechnische Unterstützung angeboten wird, was kleinere Hersteller oft besser können als ihre großen Mitbewerber.“ Dagegen sieht Günther sehr wohl weitere Entwicklungs-Möglichkeiten hinsichtlich der baulichen Größen, die sich durch Anwendung von Film- und Dickschicht-Heizung ergeben. Diese Technik ermöglicht noch kleinere engste Abmessungen bei gezielter Leistungs-Verteilung, die die Energie-Effizienz verbessert. Darüber hinaus sind schnelle Produktions-Zeiten realisierbar. Auch nach Ansicht von Roko spielt das Thema Energie-Effizienz eine zunehmend wichtige Rolle. „Dies betrifft zum einen die Wärme-Isolation der kompletten Form, vornehmlich jedoch die des Heißkanal-Systems. Zum anderen sind zunehmend Heizungen gefragt, die einen möglichst minimalen Wärmeverlust und dadurch einen maximalen Wirkungsgrad gewährleisten.“ Diese Anforderungen erfüllen patentierte Xinox Heizpatronen und Ring-Heizelemente ebenso wie Blue Flow Filmheizungen. Auch Firma Ewikon geht in ihrer Stellungnahme auf die Energie-Effizienz ein, wobei „besonders bei hochfachigen Spritzgieß-Werkzeugen kompakte Heißkanal-Systeme sehr wichtig sind.“ Je kleiner die Oberfläche des Heißkanals ist, desto kleiner sind die abgestrahlte Wärmemenge und der Energieverbrauch des Heißkanals; dies ist die der vorstehenden Aussage zugrunde liegende Überlegung, die mit einem Beispiel verdeutlicht wird: „Der Einsatz von Mehrfach-Düsen vereinfacht den Verteiler-Aufbau extrem. Anstatt bei einem 64fach-Werkzeug eine 64fach-Verteilung im Verteiler-System zu realisieren, wird mit Mehrfachdüsen (8fach-Verteilung innerhalb der Düse) nur ein 8fach-Verteiler benötigt. Durch die vereinfachte Verteiler-Struktur können so über 50 % des Energiebedarfs eingespart werden. Zusätzlich werden der Druckbedarf und die Verweilzeit stark gesenkt, so dass thermisch sensible und/oder schwer fließende Kunststoffe einfacher zu verarbeiten sind.“ Ergänzend weist Ewikon darauf hin, dass neben dem kompakten Aufbau auch die Wartungs-Freundlichkeit bei Neuentwicklungen ein wichtiger Entwicklungs-Trend ist. Dies gilt besonders für hochfachige Werkzeuge, um die Ausfallzeiten bei der Wartung oder im Reparaturfall gering zu halten.
Zur Regelung der Heißkanal-Systeme geht Roko erneut auf den zunehmenden Einsatz der Hochtemperatur-Kunststoffe ein, „die unter anderem durch ein sehr kleines Verarbeitungs-Fenster charakterisiert sind“. Daraus „ergibt sich die Anforderung an die Regeltechnik, selbst minimale Temperatur-Schwankungen, die beispielsweise durch die Friktion beim Einspritz-Vorgang hervorgerufen werden, zuverlässig zu regeln“. Nach wie vor ist Roko der Ansicht, dass viele der heute erhältlichen Geräte dazu nicht in der Lage sind.
Bei Normalien sind nach Hasco funktions- und lösungsorientierte Entwicklungen für den Formen- und Werkzeugbau zu verzeichnen, vor allem unter dem Gesichtspunkt steigender Anforderungen an Langlebigkeit und Verschleiß-Schutz. So werden Hochtemperatur-Kupplungen mit dauerhaft temperaturbeständigen Dichtungs-Elementen ausgerüstet, um den gestiegenen Anforderungen bei der Verarbeitung technischer Kunststoffe gerecht zu werden. Funktions-Bauteile wie Auswerfer, Führungsbolzen und dergleichen werden beschichtet zur schmiermittelfreien Produktion, zur Minimierung des Verschleiß-Verhaltens bei Gleitpaarungen und damit zur Verlängerung der Standzeit. So werden bei Zwei-Stufen-Auswerfern die Funktions- und Verschleiß-Bauteile mit DLC beschichtet, um Reinraum-Anforderungen zu erfüllen und die Standzeit-Situation zu verbessern. DLC (Diamond Like Carbon) sind diamantähnliche Kohlenstoff-Schichten, die sich durch hohe Härte, niedrige Reibwerte und chemische Beständigkeit auszeichnen. Zum Normalien-Design wird auf den kleinsten erhältlichen mechanisch geführten Schrägschieber zum Entformen von Hinterschneidungen verwiesen. Bei Normalien-Werkstoffen erfolgte eine Erweiterung der Standard-Stähle mit aktuellen Stahl-Entwicklungen, womit Zerspanungs-Vorteile, bessere Formstabilität und verbesserte Oberflächen zu realisieren sind.

Entwicklungstrends
Energie-Effizienz gesteigert

Neue Beheizungs-Techniken und eine optimierte Gestaltung der Heißkanäle führen zu verbesserter Energie-Effizienz. So ermöglichen Dickschicht-Heizungen eine genauere Temperaturführung, die auf abgesenktem Niveau erfolgen kann und so Energie spart. Minimierung der Verteiler-Oberflächen ist ein weiterer Weg, den Energie-Aufwand für die Beheizung zu reduzieren, wie ein Beispiel zeigt.
Auch wenn Normalien aus Gründen der Standzeit-Steigerung und der verbesserten Eignung für Reinraum-Fertigungen mit Oberflächen-Beschichtungen versehen werden, die Schmierung erübrigen und Verschleiß verringern, führen die reduzierten Reibungs-Widerstände auch hier zu effizienterem Energie-Einsatz.

 

Autor

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Prof. Werner Hoffmanns