Die in modernen Getrieben, Automatensystemen oder anderen technischen Baugruppen verbauten Zahnräder oder Doppel-Zahnräder müssen eine hohe Rundlaufgenauigkeit erbringen. Das Material, mit dem diese Anwendungen realisiert werden, ist meistens Polyoxymethylen (POM). Es wird wegen seiner hohen Steifigkeit, niedrigen Reibwerte und ausgezeichneten Dimensions- und thermischen Stabilität als technischer Kunststoff, insbesondere für Präzisionsteile, eingesetzt. In dem nachfolgend beschriebenen Projekt bei einem Zahnradhersteller wurde ein POM-Copolymer, das sogenannte Hostaform, verarbeitet. Dieses Material zeigt neben einem geringen Reibwert auch eine hohe Verschleißfestigkeit in Verbindung mit einer guten Elastizität. Dies ermöglicht ein geräuscharmes Kämmen der Zahnräder, wie es für Getriebe beispielsweise in Automaten gefordert ist. Für Zahnräder in Anwendungen mit höherer Beanspruchung, werden mittlerweile auch andere Materialien wie beispielsweise Polyphthalamide (PPA) verwendet.

Nabennahes Anspritzen für Rotations-Symmetrie

Die beiden gefragtesten Zahnradgrößen sind solche mit einem Teilkreis (TK)-Durchmesser von größer als 24?mm mit etwa 50 Zähnen für medizinische Pumpen und für kleinere Anwendungen jene mit einem TK-Durchmesser von in etwa 10?mm und 25 Zähnen, beispielsweise für Kassensysteme. Um hohe Rundlaufgenauigkeiten zu erreichen, sollte, nach Erfahrung des Heißkanalherstellers Heitec, Burgwald, an mehreren Stellen nabennah angespritzt werden. Bei dem Einsatz herkömmlicher Mehrspitzendüsen mit nur einer Regelstelle, kann die Kavität oft nur ungleich gefüllt werden. Grund hierfür ist, dass drei Spitzen mit nur einer Heizung und einem Fühler nicht Temperatur und Rheologie berücksichtigen können. Arbeitet man mit Hilfe eines Schirmangusses, der ein gleichmäßiges Füllen des gesamten Querschnitts bei rotations-symmetrischen Spritzlingen erreicht, muss nachgearbeitet werden. Das heißt, dass das Entfernen des Schirmangusses nicht automatisch, sondern mechanisch erfolgt.

Durch den Einsatz von Flat-Line-Düsen im Heißkanal-Werkzeug können enge Toleranzen erreicht werden. Die Düsen sind so angeordnet, dass man an drei Stellen nahe an der mittigen Bohrung anspritzen kann. Im Unterschied zu einer Mehrfachdüse ist jeder Anspritzpunkt einzeln regelbar, wodurch eine sehr gleichmäßige Füllung ermöglicht wird.
Die genannten Düsen sind besonders geeignet für enge Nestabstände. Man kann mit den kleinsten von ihnen einen Abstand der Anspritzpunkte von nur 4,5 mm erreichen. So passt immer auch noch eine Temperierungs-Bohrung in kritische Zonen. So können Bereiche, in denen sich die Wärme staut und nicht abgeführt werden kann, sogenannte Hotspots, vermieden werden. Neben einer hohen Genauigkeit lassen sich auch kurze Zykluszeiten umsetzen.

Wegen der kleinen Abstände und der Artikelanordnungen können kleine Werkzeuge gebaut werden, die wiederum auf kleineren Maschinen eingesetzt werden können. Dies bedeutet für den Verarbeiter ein wirtschaftlicheres Fertigen.

Das Heißkanaltechnik-Unternehmen bietet seine Düsen nicht nur als Standard an, sondern auch als Zwilling oder Drilling um zwei oder drei Anspritzpunkte bestmöglich zu erreichen. Eine Anforderung, auf kleinstem Raum ein außermittiges Anspritzen zu realisieren, brachte letztlich die Entwicklung einer Flachdüse mit Umlenkung hervor. Wo sonst der Einsatz von Heißkanal und Düse nötig war, kann man mit dieser Umlenkdüse und einem Düsenaufsatz preisgünstig eine außermittige Position erreichen.

Heißkanaldüsen für komplexe Anwendungen

Mit der größten Düse aus der Serie sind bei einer Düsenlänge von 300?mm, Schussgewichte bis 250?g pro Düse bei Nestabständen von nur 18?mm möglich. Durch die schlanke Bauform erreicht die Düse Stellen im Werkzeug, die mit der herkömmlichen Runddüse nicht erreicht werden könnten. Eine gute Verteilung der Heizleistung in der Düse ermöglicht ein homogenes Temperaturprofil.

 

Technik im Detail

Nabennahes Anspritzen

Das nabennahe Anspritzen bei rotations-symmetrischen Spritzguss-Teilen, wie beispielsweise Zahnrädern, ist ein besonders wirtschaftliches Vorgehen, da Nacharbeit vermieden wird. Die Werkzeugform wird gleichmäßig befüllt und das fertige Bauteil hat dadurch eine hohe Rundlaufgenauigkeit. Der Punktanguss vom Heißkanal hinterlässt eine kleine Markierung am Formteil, die keine weitere Nacharbeit erfordert. Mit dieser Technik verkürzt sich die Zykluszeit und die Produktivität erhöht sich.

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Heiko Schindler