Wie Spritzgießmaschinen mit Kniehebel entstanden

Bole Firmengründer Kui startete in den 1990er Jahren mit der Herstellung von Kugelschreibern mit Mechaniken. Diese bestehen wie bekannt hauptsächlich aus Kunststoff und müssen sehr präzise gefertigt werden, damit der Stift gut handhabbar ist und lange seinen Zweck erfüllt. Herr Kui war mit der Qualität der hergestellten Kunststoffteile nicht zufrieden und überlegte, ein Spritzgießwerkzeug zu fertigen, das eine andere Entformungsrichtung der Hülsen ermöglichte. Werkzeugtechnisch konnte dies umgesetzt werden, jedoch konnte dies die im Unternehmen vorhandenen Spritzgießmaschinentechnik nicht leisten. Es folgten Tests von mehreren weltweit vorhandenen Spritzgießmaschinen unterschiedlicher Hersteller. Am Ende der Versuchsreihen musste er feststellen, dass keine Maschine das von ihm geforderte Leistungsniveau besaß. Nach reiflicher Überlegung entschied sich Herr Kui daher, eine eigene Spritzgießmaschine mit einem sehr steifen und speziellen Kniehebelsystem zu bauen, welches exakt in der Mitte der Maschinenplatte die Schließkraft einbringt. Außerdem sollte die Maschine auch bei sehr hohen Spritzdrücken und Druckspitzen beim Einspritzen des Kunststoffs in die Kavität das Werkzeug gegen Durchbiegung unterstützen. Das Grundprinzip dieser Schließeinheit wird auch heute noch bei der servohydraulischen EK- und der elektrischen FE-Baureihe der Bole Intelligent Machinery eingesetzt.

Da die eigenen Maschinen nun Millionen Kunststoff-teile in kurzen Zykluszeiten zuverlässig herstellen mussten, wurden nur hochwertige Komponenten verbaut und die Maschinen über Jahre optimiert. Mehrere Zulieferer wurden auch mit den Maschinen ausgerüstet. Es sprach sich herum, dass die Maschinen des Herrn Kui stabil und zuverlässig sind, sodass sich Kunststoffverarbeiter aus anderen Branchen für die Maschinen interessierten. Damit wurde im Jahr 2002 der Grundstein für die Serienproduktion gelegt. Vom Markt wurden Maschinen mit immer größeren Schließkräften und Schussgewichten nachgefragt, da sich dieses Schließsystem für die Herstellung von Eimern, Boxen und Flaschenkästen sowie präzise technische Teile, die in Mehrkavitätenwerkzeugen hergestellt werden, eignet. Außerdem ist die Maschine bei der Aufnahme von kleinen Werkzeugen nach unten nicht limitiert, kann dennoch auch große Werkzeuge aufnehmen und ist damit sehr flexibel einsetzbar.  Durch die sehr steife Schließeinheit werden die Spritzgießwerkzeuge sehr gut unterstützt, sodass die Werkzeugdurchbiegung und die damit verbundene Vergrößerung des artikelspezifischen Werkzeughohlraumes verhindert wird. Dies sorgt für konstantes Bauteilgewicht sowie -abmessungen und spart 2 bis 5 % Material, wie vergleichende Versuche zeigten. Weiterhin ist es möglich, die Maschinen mit bis zu 30 % geringeren Schließkräften zu betreiben. Hierfür wurde mit der EKW-Baureihe Maschinen mit größeren Holm- und Plattenabständen ins Programm aufgenommen. Zwischenzeitlich sind die servomotorischen Kniehebelmaschinen der EK-Baureihe mit Schließkräften von 100 bis zu 4.000 t und Schussgewichten von 10 g bis zu 70 kg weltweit im Einsatz.

Im Jahr 2015 wurden vom chinesischen Unternehmen die ersten Zweiplatten-Maschinen DK-Baureihe gebaut. Die bewegliche Platte ist durch eine Lineareinheit geführt, was sich positiv auf die Plattenparallelität bei hohen Geschwindigkeiten auswirkt. Weiterhin wurde bei dieser Maschine die Belastung der Verriegelung auf die Holme wissenschaftlich untersucht und eine spezielle Verriegelungsmutter eingeführt, wodurch ein Riss beziehungsweise eine Holmbeschädigung über die Lebensdauer der Maschine verhindert wird. Neben einem guten Schließsystem benötigt eine Spritzgießmaschine auch eine ebensolche Spritzeinheit. Der Maschinenbauer setzt auf ein Doppel-Einspritzzylindersystem, bei dem der Rücklaufwiderstand des Hydrauliköls sehr gering gehalten wird und dadurch die Einspritzeinheit sehr schnell, dynamisch und wiederholgenau auf die vorgegebenen Parameter reagiert. Zusammen mit den Linearführungen für die Einspritzeinheit wird die Reibung reduziert und die Einspritzgenauigkeit erhöht. Die Wiederholgenauigkeit liegt unter 0,15 %, das ist bei einem Schussgewicht von 100 g eine Toleranz von +/-0,075 g. Die Plastifiziereinheiten besitzen bei allen Maschinen in der Standardausführung ein L/D Verhältnis von 23 in Kombination mit einer auf den Durchfluss ausgelegten und schnell schließenden Rückstromsperre. Je nach Anwendungsbereich beim Kunststoffverarbeiter sind die Garnituren verschleißgeschützt oder beschichtet ausgeführt. Das Design wird, wenn erforderlich, auf den zu verarbeitenden Kunststoff angepasst.

Aufgrund der Erfahrung, wie sich die Herstellkosten für ein Kunststoffbauteil zusammensetzen, wurden bereits im Jahr 2005 die ersten hydraulischen Maschinen mit servomotorischen Antrieben ausgerüstet. Hierbei wurde darauf geachtet, dass die Antriebe eine hohe Leistungsdichte besitzen, sehr präzise arbeiten und deutlich Energie sparen. Seit 2015 hat der Maschinenbauer systematisch Achsen elektrisch ausgeführt. So ist die EK-Baureihe mit einem elektrischen Schneckenantrieb und die FE-Baureihe mit drei elektrischen Achsen für Einspritzen und Plastifizieren sowie die Schließbewegungen verfügbar. Optional ist die FE-Baureihe vollelektrisch, das heißt mit fünf elektrischen Achsen erhältlich. Ebenfalls sind die Zweiplattenmaschinen der DK-Baureihe mit bis zu fünf elektrischen Achsen verfügbar. In Verbindung mit Infrarot-Heizbändern liegt der Energieverbrauch dieser Maschinen im Durchschnitt bei 0,19 bis 0,23 kW/kg durchgesetztem Kunststoff.

Quelle: Bole Europe