Der extra dazu gestaltete geschlossene Auswerferkasten stützt die Formplatte ab, wodurch sich diese erheblich weniger durchbiegt. (Bildquelle: Konstruktionsbüro Hein)

Der extra dazu gestaltete geschlossene Auswerferkasten stützt die Formplatte ab, wodurch sich diese erheblich weniger durchbiegt. (Bildquelle: Konstruktionsbüro Hein)

Entscheidend im Reinraum: kein Fett und eine wirksame Werkzeugentlüftung

Die dauerhaft hohe Prozessfähigkeit ist neben der geringen möglichen Kontamination die wichtigste geforderte Eigenschaft von Spritzgießwerkzeugen im Reinraum. Die bereits in der Spritzgießsimulation erarbeiteten Entlüftungskonzepte können bei Isoform-Werkzeugen durch die geschlossene Auswerferkastenausführung mit einer Evakuierung im Auswerferkasten (Unterdruckspeicher) über Entlüftungsauswerfer ergänzt werden, was neue Lösungsansätze zur Entlüftung ermöglicht und bei vielen Anwendungen Ablagerungen in der Formtrennung vermeiden kann.

Der ganze Spritzgießprozess sollte mit Toleranzfenstern belegbar sein, sodass angussnah über einen Drucksensor die Füllung und angussfern über einen Temperatursensor
oder einen Drucksensor auch das Umschalten auf Nachdruck chargenunabhängig konstant bleiben kann. Das Gleiche gilt für die Werkzeugtemperierung, wo auch Toleranzfenster über den Vor- und Rücklauf mit Durchfluss, Temperatur und Druckwerte gelegt werden sollten. Bei der Wassertemperierung gehört unbedingt dazu, dass das Wasser entkeimt, evakuiert und geeignet geimpft ist. Statt Ablagerungen und Rost im Temperiersystem ergibt sich so ein umfassender Rostschutz. So sorgt die Temperierung über Jahre hinweg mit gleichen Temperaturen für stabile Prozesse.

Das Formenkonzept enthält wegen der fortschreitenden Automatisierung Wechselwerkzeug-Varianten, die sich besonders für automatisierte Werkzeugwechsel eignen. (Bildquelle: Konstruktionsbüro Hein)

Das Formenkonzept enthält wegen der fortschreitenden Automatisierung Wechselwerkzeug-Varianten, die sich besonders für automatisierte Werkzeugwechsel eignen. (Bildquelle: Konstruktionsbüro Hein)

Temperiertechnik entscheidet über Oberflächenqualität

Bisher wird die zyklusabhängige konturnahe Temperierung nur selten eingesetzt, obwohl sie erhebliche Vorteile hinsichtlich der erreichbaren Produktqualität und Prozessfähigkeit bietet. Da in Isoform-Werkzeugen der konturgebende Bereich vom Rest des Werkzeugs isoliert ist, also einen kleinen Masseanteil im Werkzeug einnimmt, ist es vorstellbar, dass ein Temperaturwechsel im Einsatz auch innerhalb kurzer Zyklen möglich ist. Bei amorphen Werkstoffen werden so Klavierlackoberflächen und optimale Bindenahtfestigkeiten in Kombination mit der schon erwähnten Entlüftung erreicht.

Durch die Isolation der konturgebenden Einsätze oder Formplatten wird bis auf den Hochtemperaturbereich die Temperierung des restlichen Werkzeuges meist überflüssig, wenn auch das Heißkanalsystem über keramische Anlagen mit mind. 2W/mK isoliert ist. Heißkanalsysteme ohne geeignete Isolation tragen viel Wärme in das Spritzgießwerkzeug ein, die von der Werkzeugtemperierung wieder kompensiert werden müssen. Da die Regelkreise von Heißkanal und Werkzeugtemperierung nicht aufeinander abgestimmt sind und so ständig schwanken, ist dann auch das Spritzergebnis weniger konstant und schwankt mit, was sich negativ auf die Prozessstabilität auswirken kann.

Fazit

  • Durch die Isolation des konturgebenden Bereiches gibt es neben allen anderen Vorteilen eine deutlich geringere Emission im Reinraum, da die Thermik um das Werkzeug herum stark reduziert ist.
  • Es gibt weniger Positionen, an denen flüssige Medien angeschlossen werden müssen. Zudem gibt es weniger Dichtungen, die versagen können.
  • Im Hochtemperaturbereich ist die Verletzungsgefahr geringer, da nur der Konturbereich die hohe Temperatur aufweist.
  • Die Prozessführung ist genauer, da konturnah und bei Bedarf zyklusabhängig temperiert wird, ohne das restliche Werkzeug beachten zu müssen.
  • Die Zentrierung des Werkzeuges ist mit der mittigen Zentrierung genauer und unterliegt so nicht der Wärmeausdehnung wie bei herkömmlichen Säulenzentrierungen.

 

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Über den Autor

Rudolf Hein

ist Geschäftsführer des Konstruktionsbüro Hein in Neustadt am Rübenberge.