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Das Pin-Protection- System ermöglicht bei der Spritzgießfertigung von Insulin-Pen-Nadelhaltern (rotes Teil) die präzise Zentrierung des axial verschiebbaren Kerns (rechte Bildhälfte) (Bild: alle Schöttli)

In der Medizintechnik werden viele Komponenten, wie zum Beispiel Spritzenzylinder, Spritzenkolben, IV-Set Komponenten, Verbindungsadapter oder Insulin-Pen-Komponenten in immer höheren Stückzahlen benötigt. Für die hierzu erforderlichen hochkavitätigen Spritzgießwerkzeuge kommt aufgrund der Kompaktheit und Angussqualität zumeist eine seitliche Anspritzungsvariante zum Einsatz. Aber nicht alle Varianten passen für jede Anwendung. Es gibt keine Allround-Seitenanspritzung, die für jeden Anwendungszweck geeignet ist. So wurden in der Vergangenheit eine ganze Reihe unterschiedlicher Konzepte für bestimmte Anwendungsgebiete oder gar einzelne Anwendungen entwickelt und optimiert.

Auch Schöttli, Diessenhofen, Schweiz, hat über die vergangenen Jahrzehnte verschiedene Seitenanspritz-Systeme entwickelt und ins Portfolio aufgenommen, sodass der Werkzeugbauer viele medizinische Anwendungen mit hauseigenen Systemen abdeckt. Und wo dies nicht möglich ist, kann gegebenenfalls auf den Pool der Muttergesellschaft Husky zurückgegriffen werden. In Anwendungsfällen, wo die eigenen Seitenanspritzsysteme keine ideale Lösung darstellen, bezieht das  Unternehmen auch Systeme von anderen Anbietern, wenn diese für die Anwendung besser geeignet sind oder wenn der Kunde dies explizit wünscht. So beraten die Schweizer jeden Kunden individuell, um für jede Applikation und jedes zu verarbeitende Kunststoffmaterial die technisch und wirtschaftlich passende Lösung zu empfehlen. Dies gilt auch für Systemangebote aus Werkzeug, Spritzgießmaschine und Regelgerät.

Detaillösungen für seitliche Anspritzung

Für verschiedene Anwendungsbereiche hat Schöttli innovative Detaillösungen entwickelt. Beispielsweise das Pin Protection System. Dieses wird bei Applikationen mit filigranen zylindrischen oder konischen Anschlussstutzen, wie beispielsweise einem Insulin-Pen-Nadelhalter, eingesetzt. Dabei unterstützt sie die präzise Zentrierung des sehr dünnen Kerns.  Gleichzeitig wird durch die Lösung, den Kern nach der Werkzeugöffnung komplett zurückzuziehen und erst nach Aufbau der Schließkraft in die Einspritzposition zu bewegen, eine mögliche Gefahr der Beschädigung, zum Beispiel durch Verbiegen oder Bruch, verhindert.


Marktübersicht Heißkanalsysteme


Den Vorteil, diese Kerne – ebenso wie düsenseitige Ausdrehkerne − für eine einfache Handhabung und erhöhte Verfügbarkeit von der Rückseite der Spritzgießform direkt auf der Spritgießmaschine zugänglich zu machen, wird durch die individuelle Heißkanalverteiler-Auslegung ermöglicht. Der Schweizer Werkzeugbauer berechnet und konzipiert die hauseigenen Heißkanalsysteme individuell für die entsprechende Anwendung.

Clusterdüsenhalter

Kompakter Düsenhalter mit 8 Düsen

Je nach Anwendung kommen bei den Werkzeugen mit seitlicher Anspritzung unterschiedliche Düsenkonzepte zum Einsatz. So variiert die Anzahl der Düsenabgänge für die Produktion beispielsweise von Spritzenzylindern, Nadelhaltern, Insulin-Pen Nadelhaltern oder Verbindungsadaptern  je nach Größe, Anzahl der Kavitäten und Einbausituation zwischen eins und sechs. Für die Herstellung von Spritzenkolben ist im kompakten Werkzeug in der Regel kein Platz für eine Zwei- oder Mehrarm-Sterndüse. Für derartige Fälle bietet Schöttli eine sogenannte Hot-Edge Düse an. Dieses Seitenanspritzkonzept ist passend zum Werkzeugkonzept kompakter und dementsprechend für Applikationen wie Spritzenkolben besser geeignet.

Je nach Kundenwunsch können Spritzgießwerkzeuge für diverse medizintechnische Applikationen auch mit einem Nadelverschluss als Anspritzvariante ausgestattet werden, beispielsweise für die Produktion von Petrischalen. Auch für diverse Materialien wie zum Beipiel TPE oder auch Kunststoffe mit geringer Viskosität eignen sich Nadelverschlüsse besonders gut. Dieser gewährleistet einen besonders sauberen Anschnitt, ist jedoch aus Gründen der Platzverhältnisse nicht immer realisierbar. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ohne Seitenanspritzung sind Nadelschutzkappen, die direkt angespritzt werden. Hier kommen kompakte Düsenhalter mit bis zu zehn Düsen zum Einsatz, die  eine sehr gute Wärmeübertragung gewährleisten.

Die genannten Seitenanspritzkonzepte stoßen natürlich auch an Grenzen. Beispielsweise dann, wenn anspruchsvollere Kunststoffmaterialien wie PC, PA oder PET zum Einsatz kommen. So ist zum Beispiel das Verarbeitungstemperaturfenster von PA sehr klein, und bei PC und PET setzt die thermische Gesamtbelastbarkeit enge Grenzen.

Weitere Produktivitätssteigerung

6-arm nozzle

Düse mit 6 Abgängen

Der Bedarf an medizinischen Einwegartikeln steigt weltweit weiter an. Gleichzeitig ist die Produktionsfläche oft limitiert und wird daher immer teurer. Dies ist insbesondere in Ländern mit hohen Produktionskosten aber zunehmend auch in potenziellen Wachstumsmärkten wie China ein wichtiges Entscheidungskriterium. Daraus folgt die Forderung nach einer höheren Produktivität pro Quadratmeter Produktionsfläche. Die Anforderungen an Produktionsvolumen und Ausstoßleistungen sowie nach höherer Wirtschaftlichkeit steigen.

Schöttli`s kompakte Werkzeugbauweise eröffnet hier Potenziale für eine Produktionsoptimierung und -steigerung. Mit dem Ziel, die Ausstoßleistung einer Produktionseinheit noch weiter zu erhöhen kann − zusätzlich zu den Multikavitätenformen − durch den Einsatz von Etagenwerkzeugen und der damit verbundenen Nutzung von zwei Trennebenen innerhalb eines Werkzeuges die Kapazität einer Spritzgießmaschine verdoppelt werden. Und das bei gleichbleibender Werkzeug-Aufspannfläche und nahezu gleichbleibender Schließkraft. So wird die Wirtschaftlichkeit der Produktion deutlich erhöht. Bei dem Schweizer Werkzeugbauer beträgt der Anteil an Etagenwerkzeugen mittlerweile mehr als 30 Prozent.

ist Produktmanager Medical bei Schöttli in Diessenhofen, Schweiz.

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