Spritzgussformen schneller und sicher reinigen

Reinigung mit Trockeneis hilft die Lebensdauer der Werkzeuge zu verlängern, durch eine reguläre nicht abrasive gründliche Reinigung und Verringerung der Maschinendemontage. Und da saubere Formen Defekte eliminieren wird die Qualität des Endproduktes sichergestellt.

Miniature Precision Components, Inc. (MPC) mit Hauptsitz in Walworth, Wisconsin, USA ist ein Anbieter von Funktions-Thermoplast- Elemente und Baugruppen für die Automobilindustrie. Zu den Kunden gehören unter anderem General Motors, Chrysler, Ford, Harley Davidson, Nissan und Toyota. Das Unternehmen  produziert mehr als 450 verschiedene Produkte. Deshalb ist es unumgänglich, dass die Maschinen unentwegt am eingesetzt werden. 40 thermoplastische Spritzgießmaschinen und eine Flüssig-Silikonkautschuk (LSR) – Spritzgussmaschine sind im Einsatz. Um sicherzustellen, dass das Unternehmen seine Kundentermine sowie die hohen Qualitätsstandards einhält, müssen die Spritzgießmaschinen und Formen regelmäßig gewartet werden. Zudem müssen sowohl die Anlagen, als auch die Formteile von zersetzten Harzen und Gasrückstände gereinigt werden. Wenn die Reinigung nicht regelmäßig und ordnungsgemäß erfolgt, gelangen die Ausgasung und das abgebaute Kunstharz in die Lüftungsschlitze und Formnester, was zu Spreizungen und Verbrennungen führen kann. Ein fehlerhaftes Produkt kann das Unternehmen hunderttausende EUR an entgangenem Arbeitsaufwand, defekten Teilen und Equipmentbeschädigungen kosten. Da die Formen sehr teuer zu ersetzen sind, ein Werkzeug hat einen Wert von ca. 60.000 EUR, während ein kleiner Formeinsatz bis zu ​​4.000 EUR kosten kann, ist der der Schaden erheblich. Mike Wohlfarth, Werkzeug-Ingenieur bei Miniature Precision Components erklärte: „Unsere Kunden haben hohe Erwartungen. Sie möchten hochwertige Teile und angesichts der Wettbewerbssituation, haben sie kein Verständnis für fehlerhafte Teile. Es gibt keinen Spielraum. Der Ersatz beschädigter Ausrüstung ist teuer und Ausschussteile sind auch für unser Image schädlich.“

Herkömmliche Verfahren

In der Vergangenheit verwendete das amerikanische Unternehmen traditionelle Reinigungsverfahren, wie zum Beispiel chemische Lösemittel, Ultraschall, abrasive und Scotch Brite Reiniger um Verunreinigungen zu beseitigen. Diese manuellen Methoden waren sehr gefährlich und ließen bei den Mitarbeitern schwerwiegende Sicherheitsbedenken aufkommen. Wartungsteams mahnten schädliche chemische Dämpfe an, da sie auch nah zwischen den zwei Hälften der heißen Formen arbeiten, die bis zu 135° C heiß sind. Außerdem waren die Reinigungsmethoden auch zeitaufwendig. Die Produktionslinie musste komplett gestoppt und die Formen für die Reinigung demontiert werden. Die Demontage sowie die Reinigungsverfahren und Lösungen barg für das Equipment ein hohes Risiko möglicher Beschädigungen. Die Reinigungschemikalien können die Ausrüstung beschädigen, während die abrasiven Reinigungsmittel Material auf der Trennebene entfernen, welches zu Gratbildung und zu einem defekten Teil führt. Die Scotch-Brite Reinigungslösungen beschädigen eventuell die Formoberflächen, entfernen das Basismetall und runden die scharfen Ecken der Formen ab.

FormenreinigungMPC benötigte also eine neue Reinigungslösung. Nach der Auswertung der Reinigungsprozesse, ermittelte man folgenden Anforderungen für ein neues Reinigungssystem: Eliminieren  des Risikos von Formenbeschädigungen; Reduzieren der Abhängigkeit von chemischen Lösungsmitteln; Verringern der Arbeitskosten sowie der vorbeugenden Wartungsdauer; eine Steigerung der Produktionszeit und eine Reinigung der Formen ohne dass sich die Mitarbeiter Sicherheitsrisiken aussetzen. Nach der Auswertung mehrerer Lösungen, entschied sich das Unternehmen für das i³ Microclean Trockeneis-Reinigungssystem von Cold Jet, Loveland, Ohio, USA.

Kleine Explosion auf der Formoberfläche

Die Trockeneisreinigung ist ein industrieller Reinigungsprozess, der im Konzept ähnlich wie das Sandstrahlen ist. Anstatt mit abrasiven Medien zu arbeiten, verwendet die Trockeneisreinigung recyceltes Kohlendioxid (CO2) in Form von Trockeneispellets. Mit Druckluft, werden die weichen recycelten CO2 Trockeneis-Pellets auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Das Trockeneis hat dann eine Temperatur von -79° C, so dass beim Aufprall auf die Formoberfläche eine kleine Explosion entsteht und es danach sublimiert. Die Kombination der kinetischen Energie und des thermischen Schocks der Trockeneisreinigung, bricht die Bindung zwischen der Oberfläche und dem Rückstand.

Da das Trockeneis sublimiert, müssen keine Sekundärabfälle entfernt werden. Das einzige, was noch zu reinigen ist, sind die ursprünglichen Oberflächenverunreinigungen.  So entfallen zusätzliche Kosten und die Unannehmlichkeiten der Sekundär-Abfallbehandlung und -entsorgung. Die schnelle, effektive und nicht abrasive Reinigungsmethode erwies sich als ideale Reinigungslösung für die Formen und das Equipment von MPC. Da die Trockeneisreinigung ein trockenes Reinigungsverfahren und nicht-leitend ist, können die großen vertikalen Formen während der laufenden Produktion gereinigt werden, ohne das Risiko einzugehen, Geräte oder elektrische Komponenten zu beschädigen.

Spritzgussformen schneller und sicher reinigen

Trockeneisreinigung verwendet Druckluft, um die weichen recycelten CO2 Pellets auf Überschallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Das Trockeneis hat
eine Temperatur von minus -79° C, ildunterschrift Musterbildunterschrift

Das Trockeneis-Reinigungssystem ist ein mobiles, tragbares Tischsystem, welches direkt an Ort und Stelle zur Reinigung gebracht wird. Das System reinigt kleine und empfindliche Oberflächen schneller als herkömmliche Reinigungsverfahren ohne das eventuell das Werkzeug komplett demontiert werden muss. Die patentierte Trockeneis-Abschabe-Technologie ermöglicht die Reinigung kleiner sowie großer Anwendungen, mit unterschiedlichen Größen der Eispellet. Auch sind kundenspezifische Düsen im Programm, sodass die Trockeneispartikel sogar durch ein Loch, welches kleiner ist als die Spitze eines Bleistiftes, kommt.  MPC nutzt eine feinere Düse um die Formen noch auf der Maschine zu säubern und eine flexible Düse, die es der Instandhaltung ermöglicht, auch schwer zugängliche Stellen zu reinigen. Ein bis eineinhalb Blöcke Trockeneis ermöglichen eine Dauerreinigungskraft zwischen 45 bis 60 Minuten. Damit lässt sich zum Beispiel die gesamte Rückseite einer Form reinigen. Im Vergleich betrug die Reinigungszeit vormals 3 bis 4 Stunden. Pro Woche benötigt das Unternehmen nun etwa 320 kg Trockeneis. „Der größte Vorteil ist die Sicherheit“, so Wohlfarth. „Wir haben eine Reihe von Maschinen und Formen zu reinigen, die alle sehr heiß sind. Mit der Trockeneisreinigung sind wir in der Lage, die Formen viel schneller als mit Chemikalien zu reinigen, was natürlich auch die Stillstandzeiten reduziert und die Produktivität und die Sicherheit der Mitarbeiter erhöht.“

Spritzgussformen schneller und sicher reinigen

Vergleich: Die Form vor der Reinigung und danach.

Spritzgussformen schneller und sicher reinigen

Vergleich: Die Form vor der Reinigung und danach.

Neben der Verbesserung der Sicherheit, konnte auch die Reinigungszeit um 75 Prozent gesenkt werden. Die Möglichkeit jederzeit reinigen zu können, hat die Zyklen zwischen den geplanten vorbeugenden Wartungen um 250 Prozent erhöht und die eingeplanten Reinigungs-Arbeitsstunden um 81 Prozent reduziert. „Die Trockeneisreinigung führt definitiv zur einer höheren Sauberkeit, reduziert die Ausfallzeiten und erhöht so die Verfügbarkeit der Produktion“, sagte Wohlfarth. „Unsere Automobilkunden haben strenge Qualitätskontrollverfahren und Anforderungen. Und die Trockeneisreinigung hat uns geholfen, diese Qualitätsanforderungen zu erfüllen.“