Kleiner, Kompakter, leistungsfähiger, leichter, günstiger, das sind Kundenwünsche, die an das Unternehmen Hans Fleig mit Sitz in Lahr/Schwarzwald oft gestellt werden. Vor drei Jahren konnte das Unternehmen ein AiF-Förderprojekt zur Dünnwandtechnik nach intensiver Entwicklungsarbeit erfolgreich abschließen und schaffte eine Technologie mit großem Potenzial zur Miniaturisierung von Bauteilen im Kunststoffspritzguss. So zumindest die Erwartungen und Hoffnungen im Hause Fleig. Doch der erhoffte Run auf diese Technologie und die damit verbundenen Produkte blieb damals aus. Doch die Entscheidungsträger im Unternehmen sahen das enorme Potential für viele Branchen und arbeiteten an der Serieneinführung der Dünnwandtechnologie akribisch weiter. Eine Entscheidung, die sich rückblickend richtig erwies. Auf dem Weg dorthin wurden Neuprojekte für Kunden aus der Automotivebranche analysiert, auf die Anwendung zur Dünnwandtechnik geprüft und entsprechend modifiziert.

Technisches Zusammenspiel

Bauteile für die Elektronikindustrie und Medizintechnik wie Gehäuse, Stecker, Zündspulenkörper werden kompakter, leistungsfähiger und kleiner. Gewichtseinsparungen bis zu 20 % sind je nach Anwendung möglich und realistisch. Mit dem Zusammenspiel der wichtigsten Komponenten Kunststoff, Werkzeugtechnik und Anlagenkonzeption erreicht man eine Verkürzung des Produktionszyklus bei reduziertem Energieverbrauch. Seit gut
einem Jahr erfährt die Dünnwand-technologie eine steigende Resonanz. Aus dem internationalen Markt kommen Anfragen verschiedener Branchen zur Miniaturisierung von Baugruppen, verbunden mit Einsparungen.
In der Werkzeugkonstruktion wurde der Fokus verstärkt auf die Heißkanaltechnik, die Werkzeugtemperierung, das Angusssystem sowie auf Präzision und Werkzeugstabilität gelegt.

Füll- und Verzugsstudien sowie Simulationen gehören heute zum Standard, berichtet Josef Schenk, Geschäftsführer sowie Formenbau- und Konstruktionsleiter bei Fleig. Mit dem langjährigen Kooperationspartner und Spritzgießanlagen-Hersteller Dr. Boy, Neustadt/Fernthal, wurden bereits leistungsfähigere Spritzgießanlagen konzipiert, welche auf die Anforderungen der Dünnwandtechnik abgestimmt sind. „Als Pilotkunde steht uns die Tür zum Technikum bei Boy stets offen, was es uns ermöglicht, kurzfristig Testreihen aufzubauen“, so Wolfgang Isenmann, Geschäftsführer bei Fleig.

Aktuell umfasst der Maschinenpark 21 Spritzgießanlagen mit Schließkräften von 120 KN bis 1.500 KN wobei 7 Anlagen mit der neuen Technologie ausgestattet sind. Mit dem Umsetzen einer weiteren Komponente, der Entwicklung und dem Einsatz modifizierter, technischer Kunststoffe, stellten sich erste vielversprechende Erfolge ein. Auch Kunden aus der Medizintechnik erkennen zunehmend die Möglichkeiten dieser Technologie. Zum Beispiel Gründler, ein junges, aufstrebendes Unternehmen für medizinische Produkte, mit Sitz in Freudenstadt/Schwarzwald, baut und liefert Atemgasbefeuchter.

Mit Masterprojekt zum Erfolg

Eine hochsensible Anwendung und damit große Herausforderung an Teile und Technik. Zum Laserverschweißen der Gehäuseschalen für Befeuchterkammern werden Schweißfolien mit maximal 0,3 mm Wandstärke benötigt. Ein Spritzgießen im konventionellen Verfahren war bisher undenkbar. Die Schweißfolien wurden mit viel Aufwand durch Folienextrusion und Stanzen hergestellt und manuell nachbearbeitet. Der große Verschnitt sowie die hohe Ausschussmenge in Folge von Spannungen innerhalb der Folien waren jedoch auf Dauer unwirtschaftlich. Herr Daniel Heine, Leiter Forschung und Entwicklung bei Gründler, suchte nach alternativen Möglichkeiten. Eine Veröffentlichung zum erfolgreichen Abschluss des Förder- und Entwicklungsberichtes zur Dünnwandtechnologie von brachte die Unternehmen zusammen.

Nach einer ersten telefonischen Anfrage folgte eine Machbarkeitsstudie für die angefragten Dichtungen mit der Dünnwandtechnik. „Es entwickelte sich bei uns eine enorme Dynamik, mit Ehrgeiz und Sachverstand dieses Projekt erfolgreich in die Serie zu führen“, erläutert Isenmann weiter. Und so wurde bereits nach ersten technischen Gesprächen die Prototypenform für die kleinere Dichtung beauftragt. Wenige Wochen später war eine Dichtung für Befeuchterkammern mit einer filigranen Kontur und lediglich 0,3 mm Wandstärke aus einem modifizierten ABS fertig gestellt.

Basierend auf den Erkenntnissen von Simulationen und Testreihen konzipierten die Projektleiter bei Boy und Fleig eine speziell auf diese Anwendung abgestimmte Anlage. Dabei feierte eine neue, patentierte Entwicklung, das Differenzialeinspritzen, Premiere. Martin Kaiser, Leiter der mechanischen Konstruktion bei Boy: „Wir haben auf den Trend hin zur Dünnwandtechnologie entsprechend reagiert und unsere Maschinen angepasst. Mit dem Differenzial-Einspritzen ermöglichen unsere Maschinen wesentlich höhere Einspritzgeschwindigkeiten, ein absolutes Muss in der Dünnwandtechnik“. Ein Blick auf die Fertigungsparameter zeigt einen stabilen und reproduzierbaren Prozess bei einem Wandstärken-/Fließwegverhältnis von bis zu 1:150.

Spannungsfreie und flexibel

Die Entnahme der filigranen und bruchgefährdeten Folien erfolgt aus Qualitäts- und Sicherheitsgründen per Handling. Bereits die ersten Musterteile bestanden alle Schweißversuch-Tests erfolgreich. Die Tests verliefen positiv und auch die Konturgenauigkeit der Dichtungen war passgenau. Messungen ergaben ein nahezu spannungsfreies und sehr flexibles Bauteil. Die technischen und mechanischen Eigenschaften der Dichtungen konnten gegenüber den ursprünglichen Stanzteilen deutlich verbessert werden. In Folge der hohen Qualität, der Materialeinsparung (kein Verschnitt wie beim Stanzen) und mit Erreichen einer prozesssicheren und rationellen Fertigung entfällt die zuvor erforderliche und kostenintensive manuelle Nacharbeit der einstigen Stanzteile. Diese Faktoren und technische Finessen, tragen in besonderem Maße zu einer wirtschaftlichen Produktion, deutlich verbesserter Qualität und zu einer Kostenreduktion der Teile bei.

Basierend auf den Erkenntnissen der ersten Form erfolgte die Auftragsvergabe für die zweite, größere Dichtung. Auch hier wurden mit Vorstellung der ersten Teile aus dem Prototypenwerkzeug sämtliche Tests erfolgreich abgeschlossen. Inzwischen wurden für beide Dichtungen Serienwerkzeuge beauftragt und erstellt. Diese Projekte stellen Beispiele zur erfolgreichen Umsetzung dieser Technik dar, von der nicht nur die langjährigen Kunden des Schwarzwälder Spezialisten profitieren. In den zurückliegenden Monaten konnten mehrere Neukunden aus verschiedenen Branchen vom Einsatz der Dünnwandtechnologie überzeugt werden. Mit Serieneinführung der Dünnwandtechnologie setzte man Maßstäbe im Kunststoffspritzguss und schaffte den Einstieg in die Folientechnik. Für Wolfgang Isenmann, ein klares Signal für den Einsatz der Dünnwandtechnologie im Kunststoffspritzguss.

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Wolfgang Isenmann ist Geschäftsführer bei Hans Fleig in Lahr. wolfgang.isenmann@fleig.de