Das tschechische Unternehmen Formplast Purkert bietet ein vielfältiges Know-how unter einem Dach – von der Entwicklung, Konstruktion und dem Bau von Werkzeugen über die Kunststoffverarbeitung und Beschichtungstechnik bis zur hin Baugruppen-Montage. Viele Abnehmer kommen aus der Automobil-, Elektronik- und Textilindustrie. Seine Stärken sieht das Unternehmen in der Metallisierung von Kunststoffteilen, Reflektoren, sowie im Spritzgießen optischer Teile. Dazu zählen unteranderem Lichtleiter und transparente LED-Vorsatzlinsen aus Polycarbonat, wie sie in PKW-Scheinwerfern für Abblend- Fern, und Tageslicht zum Einsatz kommen. Rund 50 Spritzgieß-Maschinen sind an den Standorten im Einsatz, darunter 37 Allrounder von Arburg mit Schließkräften von 400 bis 4.000 kN. Für die Spritzgieß-Maschinen des Loßburger Herstellers sprechen seiner Ansicht nach die schnelle Ersatzteilverfügbarkeit sowie ein einwandfreier Service. Ein großer Pluspunkt sei zudem die offene Kommunikation und vor allem ein guter Wissenstransfer zwischen Verarbeiter und Hersteller.

Dickwandige optischen Teile besser prägen

Wie flexibel die Zusammenarbeit zwischen Verarbeiter und Maschinenhersteller funktioniert, zeigte sich bei der Fertigung von LED-Vorsatzlinsen. Hergestellt wurden diese dickwandigen optischen Teile durch konventionelles Spritzgießen. Dabei traten immer wieder zwei Probleme auf: Zum einen Einfallstellen, welche die Teilequalität mindern, und zum anderen gebrochene Auswerfer, verursacht durch den hohen Einspritz- und Nachdruck auf den Anspritzpunkt im filigranen Fuß. Dies zog unproduktive Stillstandzeiten und im schlimmsten Fall Nichterfüllung der vorgegebenen Stückzahlen nach sich. Gerade recht kam daher im Frühjahr 2010 eine Einladung der tschechischen Arburg-Niederlassung zu einem Seminar zum Thema Spritzprägen in Brno.

In einem Vortrag ging Rolf-Uwe Müller, anwendungstechnischer Berater von Arburg, auf die Trends im Spritzprägen, die dazugehörige Werkzeugtechnik und die Anforderungen an die Maschinentechnik ein. Prinzipiell lassen sich Standard-Spritzgieß-Maschinen so ausstatten, dass sie mit jeder ihrer Achsen prägen können. Ein Hauptvorteil des Spritzprägens von LED-Vorsatzlinsen ist der Schutz des Auswerferpakets: Da der Druck gleichmäßig auf die große Kavitätsfläche vorne verteilt wird und hinten am Auswerfer am geringsten ist, treten keine Brüche auf. Entsprechend hoch ist die Betriebssicherheit.

Eigenschaften, die auch Purkert für das Spritzprägen als lohnende Alternative für die Fertigung der Vorsatzlinsen einnahmen. Anhand einer Prinzip-Skizze aus dem Seminarvortrag fertigten die tschechischen Werkzeugbauer innerhalb von fünf Monaten ein komplettes 8-fach-Werkzeug. Sie entschieden sich für ein Spritzpräge-Werkzeug mit gefedertem Kavitätenrahmen. Hier sorgen in der Einspritz- sowie Prägephase Federpakete mechanisch für ein Abdichten der Haupt-Trennebene. Die über den Prägehub erzeugte Zuhaltekraft auf den Kavitätenrahmen muss konstant sein, während das Werkzeug schließt und sich das Volumen in den Kavitäten verändert.

Die Vorspannung mit anderen Federn optimiert

Beim Testen des ersten eigenen Prägewerkzeugs stellte Formplast jedoch ernüchtert fest, dass es nicht richtig funktionierte. Die Formteile wurden überspritzt. Kurzerhand wurde Rolf-Uwe Müller ins Boot geholt: „Eine erste Schnelldiagnose deutete darauf hin, dass die Federkräfte grenzwertig waren. Am Telefon empfahl ich deshalb andere Federn, um die Vorspannung zu optimieren.“ Innerhalb eines Tages wurde dieser Vorschlag umgesetzt und das Werkzeug vom Osten der Tschechischen Republik nach Loßburg in den Schwarzwald zum Testen gebracht.

Zunächst wurde es analysiert und im Trockenlauf die so genannten Federkennlinien bestimmt. „In dem Moment, als wir dann von Spritzgießen auf Spritzprägen umstellten, kamen sofort Gutteile aus der Maschine“, waren die Werkzeugbauer von Formplast begeistert. Um Einfallstellen zu vermeiden, mussten die Formeinsatz-Höhen noch angepasst werden. Kurz darauf bestellten die Tschechen eine Maschine des Typs Allrounder 370 S mit 600 kN Schließkraft und einer Spritzeinheit der Größe 100, samt Sonderausstattung zum Spritzprägen. Zudem wurden eine lagegeregelte Schnecke sowie ein externes Messsystem für einen werkzeugbezogenen Prägeweg-Sensor geordert. Für die Produktion der LED-Vorsatzlinsen ist diese Spritzprägemaschine bei Formplast seit Anfang 2011 rund um die Uhr im Einsatz. Außerdem wurden weitere Werkzeuge für optische Teile in Betrieb genommen.

 

Technologiewissen

Spritzprägen für optische Teile

Spritzprägen ist eine Weiterentwicklung des Spritzgießens und gehört zu den Niederdruckverfahren. Geeignet ist es für Bauteile, die eine hohe Konturtreue erfordern oder größere Fließweg-Wanddicken-Verhältnisse besitzen. Vor allem optische Bauteile, aber auch Teile für die Medizintechnik werden so produziert.

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Dr. Bettina Keck