Gemeinsam mit dem Formenbau- und Spritzguss-Spezialisten Elm-Plastic hat der Lüdenscheider Heißkanaltechnik-Hersteller Hasco ein 24-fach Spritzgießwerkzeug für eine Manschette aus einem LDPE (Basell Lupolen 3026K) und einem Produktionsvolumen von jährlich zwölf Millionen Stück realisiert. Die Manschette mit einem Schussgewicht von 0,32 Gramm ist Bestandteil einer dreiteiligen Dosierpipette für den medizinischen Einsatz.
Sie ist formschlüssig im Stößel eingebracht und dient dazu, die Verbindung zur Dosierkörperwandung herzustellen, um die entsprechende Saugwirkung zu erzielen und die Dosierpipette abzudichten. Wegen der Dichtheit der Pipette sind hier hohe Ansprüche an die Maßhaltigkeit und Toleranzen gestellt. Um die gestellten Anforderungen zu erfüllen, wurde bei diesem Projekt ein durchgängiges Formkonzept mit „Heißer Seite“ gewählt.

Heiße Seite komplett verdrahtet

Die Heiße Seite besteht aus allen Heißkanalkomponenten, der Aufspannplatte, Rahmenplatte und Düsenhalteplatte sowie den dazugehörigen Normteilen und kundenspezifischen Anschlusskomponenten. Das Ergebnis ist ein komplett verdrahtetes und anschlussfertiges System, das lediglich mit den übrigen Formkomponenten verbunden werden muss.

Nach Anschluss der entsprechenden Kontroll- und Versorgungsperipherie kann ohne zusätzlichen Rüstaufwand sofort produziert werden. Alle elektrischen Komponenten der Heißen Seite werden vor der Auslieferung auf Funktion, korrekte Verdrahtung und Zonenbelegung geprüft. Die relevanten Maße, wie zum Beispiel Stichmaße von Führungen und Zentrierungen, Düsenspitzenposition und Höhe sowie Einbau-Maße werden im montierten Zustand auf Koordinaten-Messmaschinen geprüft und in einem Protokoll festgehalten. Das Konzept der Heißen Seite ermöglicht so Formenbauern und Spritzgießern, die Konstruktions- und Herstellzeiten von Heißkanalformen zu verkürzen.

Kavitätsnahe Zuordnung der Abkühlflächen

Um die Form auf der einen, das Heißkanalsystem auf der anderen Seite so kompakt und einfach wie möglich zu realisieren, fiel die Wahl auf einen vierfach Standardverteiler der Baureihe H106/… und vier sechsfach Multi Shot Düsen Z 10425/… mit einem Teilkreis von 40 mm Durchmesser. Durch diese Anordnung konnten die besonderen Anforderungen einer konturnahen Kühlung zum Erreichen der Zykluszeit von acht Sekunden sowie die bauteilbedingte, mehrstufige Entformung umgesetzt werden.

Die mittels Fügeverfahren hergestellten Formeinsätze ermöglichen einen Kühlkreislauf, der durch herkömmliche Bohrtechnik nicht möglich wäre. Je näher die Kühlkanäle an die Kavität und je gleichmäßiger die Wasserverteilung geregelt wird, desto homogener wird der Wärmeübergang und um so schneller ist der Abkühlungsvorgang. Durch diese kavitätsnahe Zuordnung der Abkühlflächen wird eine sehr kurze Abkühlzeit erreicht und ein stabiler Fertigungsprozess realisiert. Bestmögliche Formteilqualität, minimale Ausschussrate und eine verkürzte Zykluszeit sind die Folge.

Zwangsweise Entformung

Die Manschette hat eine äußere Hinterschneidung in Form eines umlaufenden Wulstes. Diese Hinterschneidung ist kunststoffgerecht ausgelegt, so dass die Spritzlinge in mehreren Auswerferstufen direkt beziehungsweise zwangsweise entformt werden. Nach dem Öffnen der Form wird die auswerferseitige Formplatte von den auf der Düsenseite angebrachten Mitnehmern zehn Millimeter von der Zwischenplatte abgehoben. Die Spritzlinge werden dadurch von den Auswerferstiften gezogen und sind quasi innen freigestellt. Wenn das Auswerferpaket mit den Auswerferhülsen vorgefahren wird, können sich die Teile durch den umlaufenden Wulst nach innen durchbiegen und so zwangsweise entformt werden. Im letzten Schritt wird das Auswerferpaket nun soweit vorgefahren, bis die Artikel sicher aus den Kavitäten fallen und weiterbefördert werden können.

Abdichtung der Düsenspitzen

Die offenen und konventionellen Spitzen der Düsenbaureihe Multi Shot bestehen aus einer Spezial-Molybdänlegierung. Zwei-, vier- und sechsfach Düsen mit Teilkreisdurchmessern von 20, 25, 32 und 40 mm in vier unterschiedlichen Längen gehören zum Standard-Programm des Heißkanaltechnik-Herstellers. Jede Düsenspitze wird in der Anspritzkalotte durch eine Reduzierkappe aus Spezialkunststoff (Murseal) isoliert. Besondere Merkmale dieser Technik sind die geringen Volumina von Kunststoff im gut durchspülten Kalottenvorraum, die schnelle Material- und Farbwechsel ermöglichen. Weiterhin wird die projizierte Fläche mit Belastung durch Spritzdruck minimiert, was die Krafteinwirkung auf Düse und Formeinsatz mindert und somit die Lebensdauer von Düse und Form erhöht. Die Stichmaßunterschiede zwischen Kalt- und Warmmaßen werden durch die Elastizität des Reduzierkappen-Werkstoffs ausgeglichen. Auch Düsen mit größeren Teilkreisdurchmessern können im kalten Zustand montiert werden.

Das Reißen von Reduzierkappen aus spröderen Werkstoffen tritt bei dieser Art der Abdichtung nicht mehr auf. Eine optimierte Kalotten- und Spitzengeometrie ermöglicht kleinste Anschnittdurchmesser ab 0,8 mm. Dadurch kann die in der Medizintechnik geforderte Anschnittoptik erreicht werden. Die vordere Zentrierung der Düse in der Kavitätenplatte oder im Formeinsatz erfolgt über ein neu gestaltetes Titanelement. Übermäßiger Wärmeabfluss wird dadurch vermieden. Ein gleichmäßiges Temperaturprofil stellt stabile Produktionsprozesse und gleichbleibende Qualität der Spritzgussteile sicher.

Zusammenfassend kann man sagen, dass jedes Werkzeug individuelle Heißkanallösungen erfordert. Komplizierte Projekte lassen sich umsetzen, wenn im Vorfeld alle spezifischen Faktoren erfragt werden sowie die Erfahrungen aus vorangegangenen Projekten konsequent einfließen.

 

Technologiewissen

Gestaltung der Düsenspitzen

Heißkanal-Düsenspitzen aus einer Spezial-Molybdänlegierung haben eine höhere Lebensdauer, was zu verlängerten Wartungsintervallen des Werkzeugs führt. Im beschriebenen Fall sind die Heißkanal-Düsenspitzen in der Anspritzkalotte durch eine Reduzierkappe aus dem Spezialkunststoff Murseal isoliert. Ein besonderes Merkmal ist das geringe Volumen von Kunststoff im Kalottenvorraum.

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Armin Kölz