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Ein modernes Auto integriert eine Fülle von elektronischen Systemen, die sowohl die Fahrsicherheit, als auch die Bequemlichkeit erhöhen. Sensoren sind wesentliche Komponenten dieser Systeme. Einer dieser Sensoren ist der Regen-Licht-Feuchte-Sensor des Unternehmens Promotech, Schalchen, Österreich. Das Herstellen des 4-Komponenten-Formteils mit einem Durchmesser von 33 Millimetern kombiniert Mikro- und Standard-Spritzguss sowie das Umspritzen von Metall.

Die Österreicher fertigen den Sensor auf einer Wittmann Battenfeld 3-Komponenten Vertikalmaschine mit kompakter Spritzaggregate-Konfiguration. Das Gehäuseoberteil integriert sieben Infrarot-Regendetektoren und zwei Linsen zur Umgebungslicht-Erfassung. Zusätzlich ist mit dem Gehäuse ein Anschluss-Stecker mit umspritzten Metallkontakten als integrales Bauteil verbunden. Das Gehäuse besteht aus drei unterschiedlichen Polycarbonat-Typen: PC-glasklar, für die beiden Linsen, die das Umgebungslicht (zur Aktivierung der Fahrzeugbeleuchtung) sowie das entgegenkommende Scheinwerferlicht (zur Ansteuerung der Abblendlichtfunktion) erfassen; PC-violett für die jeweils an den Eckpunkten eines Sechsecks positionierten Linsen, sowie eine zusätzliche zentrale Linse.

Sie unterstützen das Aussenden und das Empfangen von Infrarot-Lichtstrahlen. Diese werden auf der einen Seite von einer LED-Lichtquelle ausgesandt und von der Grenzfläche der Windschutzscheibe zur gegenüber liegenden Empfänger-Fotodiode reflektiert. Die Linsen sind in einem Gehäuse aus schwarzem Polycarbonat eingebettet. An das Gehäuse, das insgesamt weniger als fünf Gramm wiegt, ist noch eine Anschlussbuchse mit drei umspritzten Steckkontakten angefügt.

Pro Formteil entfallen Schussgewichte auf PC-glasklar 0,1, auf PC-violett bei 0,2 und auf PC-schwarz für das Gehäuse 4,2 Gramm. Auch bei der benötigten 4-Kavitäten-Produktion verbleiben die Schussgewichte mit 0,4, 0,8 und 16,8 Gramm noch immer am untersten Limit der üblichen Standard-Spritzgießtechnik, speziell die ersten beiden Spritzstationen. Außerdem sollte möglichst ohne Anguss-Anteil und damit der Notwendigkeit zum Recycling produziert werden. Dementsprechend herausfordernd war die Auswahl der richtigen Spritzgießtechnik für das Projektteam, das zusätzlich noch das Einlegen und Umspritzen von drei Kontaktstiften pro Formteil in den Spritzgießprozess zu integrieren hatte. „Wir wollten alle drei Materialkomponenten direkt, jeweils über ein Heißkanalsystem anspritzen“, sagt Promotech-Projektleiter Christoph Feichtenschlage.

Kurze Schmelzewege mit kleinen Schnecken

Die Battenfeld-Lösung ist eine Maschine mit der komplexen Typenbezeichnung VM 100/210/60/60??R?752. Sie steht für eine Maschine mit vertikaler, hydraulischer 4-Holm 100 Tonnen Schließeinheit mit einem 3-Stationen Rundtisch mit 752 Millimeter Durchmesser und drei ebenfalls vertikalen Spritzaggregaten der Größen 60 (2x) und 210. Erstere sind mit 14 Millimeter Schnecken die kleinsten Standard-Schnecken-Spritzgießaggregate. Das dritte Aggregat ist mit einer 30 Millimeter Schnecke ausgerüstet. „Die Minimierung der Materialwege und der -menge im Anguss-System hatte Priorität bei der Auslegung, denn sie sollte die Verweilzeit des Polycarbonats und damit eine potenzielle Materialschädigung im unkritischen Bereich halten“, sagt Battenfeld Projektkoordinator Wolfgang Glawatsch.

Die weiteren Projektpartner waren der Heißkanal-Hersteller Mold Masters, Baden-Baden, der Werkzeugbauer KTW, Waidhofen a. d. Thaya, Österreich, und der Automationsanlagenbauer MKE, Heidenreichstein, Österreich.

Das Zusammenfassen der beiden Kleinstmengen-Einspritzungen in einer der drei Rundtischstationen ermöglicht ein gemeinsames Heißkanalsystem, mit dem beide Materialien in zwei Ebenen gleichzeitig und über Nadelverschluss-Düsen zu den jeweils fünf Anspritzpunkten pro Kavität geleitet werden. In Abstimmung damit positionierten die Maschinenkonstrukteure die beiden Kleinaggregate in einem engst möglichen Abstand zueinander auf der Düsenplatte der Maschine. Doch trotz all dieser maschinen- und werkzeugbaulichen Vorkehrungen musste zur Sicherstellung einer unkritischen Material-Verweilzeit in den Heißkanälen ein zusätzlicher, verfahrenstechnischer Kunstgriff angewendet werden, und zwar durch je eine mitgefertigte kleinvolumige Materialscheibe, die bei jedem Zyklus vom Entnahmehandling an den Recyclingkreislauf übergegeben wird.

Im nächsten Produktionsschritt umspritzt das Standard-Aggregat die optischen Einzelteile mit dem Gehäuse. Simultan dazu entnimmt ein Manipulationsgerät in der dritten Rundtischposition die Fertigteile. Unmittelbar daran schließt die Übergabe der metallenen Kontaktstifte in die Kavitäten an. Letzteres wird von einem Präzisions-Übernahmekopf während der Kühlzeit, innerhalb des 21 Sekunden langen Produktionszyklus, erledigt

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Über den Autor

Gabriele Hopf ist Managerin Marketing bei Wittmann Battenfeld in Kottingbrunn, Österreich. gabriele.hopf@wittmann-group.com