Motorisierte Heißkanalsysteme erhöhen Qualität

(Bildquelle: HRS-Flow, Hasco)

Hochfachige Werkzeuge kompakt gebaut

Ein weiterer Trend geht nach wie vor „eindeutig zu hochfachigen aber dabei trotzdem möglichst kompakten und stabilen Vollheißkanal-Lösungen“, berichtet Ewikon. Danach erlaubt eine neue Entwicklung „extrem hochfachige System bis 192-fach mittels so genannter Mikro-Verteiler mit jeweils vier eingeschraubten Düseneinsätzen zu realisieren. Jeder dieser Mikro-Verteiler benötigt nur einen Regelkreis. Durch die damit realisierte Einsparung beim Bauraum für die Verkabelung können Werkzeuge extrem kompakt und gleichzeitig äußerst stabil ausgelegt werden, da genug Platz für die Integration zusätzlicher Plattenverschraubungen zur Verfügung steht. Ein sehr kompakter Werkzeugaufbau lässt sich auch mit Mehrfachdüsen für seitliche Anbindung realisieren. Auch hier ist weiterhin eine steigende Nachfrage zu verzeichnen, wobei die Herausforderung in der Verarbeitung technischer Kunststoffe und gefüllter Materialien liegt“, führt Ewikon weiter aus.

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Heißkanalsystem (Bildquelle: Milacron)

Für „produktivere hochfachige Werkzeuge sind modulare, wartungsfreundliche Systeme gefragt, die“, wie Hasco schreibt, „schnell und einfach bereits in der Konstruktionsphase ins Werkzeugkonzept integriert werden können. Sogenannte Modul- oder Kompaktsysteme, bei denen die Düsen in kleineren Fachzahlen geclustert werden können, vereinfachen nicht nur die Herstellung des Verteilerblocks, sondern das ganze System, sowohl aus technischer als auch wirtschaftlicher Sicht.“ So ist „das Design der Düsen und Blöcke an einem hohen Standardisierungsgrad bei gleichzeitiger Flexibilität und Wartungsfreundlichkeit orientiert. Möglichst alle Verschleißteile sind vor Ort schnell, einfach und ohne Demontage des gesamten Systems zu wechseln. Hohe Fachzahlen der Werkzeuge verlangen kleine Düsen, welche dennoch den Anforderungen technischer Düsen entsprechen müssen und nahezu alle als schwierig geltenden Materialien verarbeiten sollen“, führt Hasco weiter aus und berichtet, dass „der Trend im Trend die Kooperation mit dem Systemlieferanten ist, der nicht nur das Heißkanalsystem, sondern die Montage bis hin zur elektrischen Verdrahtung und der kompletten Heißen Seite übernimmt. Produktionssicherheit und kurze Werkzeuglieferzeiten bei gleichzeitiger Erweiterung der Garantieleistung sind die Synergien dieses Plug&Play Konzeptes.“

Auch HFT, Heppenheim, weist auf „modularen Aufbau bei Kleinserien-Heißkanalsystemen“ hin, die für Lichtleiter und Glasklar-Anwendungen eingesetzt werden. Eine „seitliche direkte Anspritzung technischer Kunststoffe“, die auch mit Glas gefüllt sein können und „auch im Glasklar-Bereich“ bewirken „Einsparungen von Material und Zykluszeit.“

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Schiebemechanismus 16-fach Nadelverschlusssystem mit elektrischen Antrieb (Bildquelle: Günther Heisskanal)

Kleiner Bauweise bewirkt geringere Wärmeverluste

„Auch der Wärmehaushalt“ von Heißkanalsystemen, schreibt Hasco, „ist natürlich ein Thema, welches aber von vielen Faktoren bestimmt wird. Neben konstruktiven Maßnahmen im Werkzeug zur Vermeidung von Störeinflüssen tragen alternative Werkstoffe wie zum Beispiel Titan oder Keramik für Abstützungen und Dichtungsflächen, aber auch Querschnitte und Umlenkungen der Massekanäle, ebenso wie die Lage der Heizkörper und Thermofühler, ganz entscheidend zu einem konstanten Wärmehaushalt innerhalb des gesamten Heißkanalsystems bei. Der konstante Temperaturverlauf über die gesamte Länge der Düsen beziehungsweise des Systems minimiert den Energiebedarf und sichert höchste Reproduzierbarkeit sowie Zuverlässigkeit im Spritzgießprozess. Gefordert werden Düsen mit größtmöglichem Massedurchsatz bei kleinstmöglicher Bauweise und höchster Stabilität. Kompakte Ausführung ermögliche kleine Einbauräume, enge Stichmaße, einen geringen Energiebedarf und somit eine rationale Konstruktion und Realisation der Heißkanalsysteme und Spritzgießformen.“

Hinsichtlich der „Wechselwirkung zwischen der Temperierung des Werkzeugs und dem Wärmehaushalt des Heißkanalsystems“ berichtet Witosa, dass diese „immer weiter perfektioniert und entwickelt“ wird. Ewikon stellt fest, dass „der Gesamtenergieverbrauch und damit die Effizienz eines Heißkanalsystems maßgeblich von den Verlusten abhängt, die während des Prozesses auftreten. Vor allem Wärmeleitungsverluste an direkten Kontaktstellen zwischen Heißkanalkomponenten und Werkzeug sind relevant. Diese machen in der Praxis fast 90 Prozent der Energieverluste eines Heißkanalsystems aus. Um die Energieeffizienz zu verbessern, muss hier angesetzt werden. Um ein möglichst energieeffizientes Systemlayout zu realisieren, ist ein besonderes Augenmerk darauf zu legen, die direkten Kontaktstellen zwischen Verteiler beziehungsweise Düsen und dem Werkzeug zu minimieren. Als begleitende Maßnahme ist auch der Einsatz von Materialien mit geringerer Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel Keramik, an den Kontaktstellen möglich. Allgemein gilt: Dies gelingt umso besser, je kleiner und kompakter ein Heißkanalsystem aufgebaut werden kann. Besonders beim Verteiler steigt die Anzahl der Kontaktstellen mit zunehmender Größe stark an. Namentlich sind dies Druckstücke, die durch Flächenpressung mit den Werkzeugplatten die Systemdichtigkeit sicherstellen und zwingend notwendig sind. Hier bieten insbesondere Mehrfachdüsen Vorteile. Der Grund dafür ist, dass Teile der Schmelzeverteilung bereits in der Düse integriert sind und dadurch das Verteilersystem vergleichsweise klein und kompakt gehalten werden kann. So können die Wärmeverluste über die Kontaktstellen zwischen Heißkanal und Werkzeug maßgeblich reduziert werden. Daher ist bei solchen Systemen aufgrund der kompakten Bauweise ein besonders energieeffizienter Betrieb mit bis zu 50 Prozent weniger Leistungsaufnahme möglich.“

Gestiegene Anforderungen an Regelprozessoren

„Die Regelung soll neben einer hohen Genauigkeit auf der einen und Überwachungsfunktionen auf der anderen Seite eine benutzerfreundliche und leicht verständliche Bedienoberfläche haben“, führt Hasco aus. „Die Prozessorleistung muss in der Lage sein, die immer flinkeren und sensibleren Düsenheizungen in nahezu allen Verarbeitungsfenstern prozesssicher zu beherrschen. Schnelles Erreichen der Solltemperatur, Verbundaufheizung, Gruppenbildung und Diagnosefunktion sind heute Standard. Defekte von Thermofühlern dürfen nicht zwangsläufig zum Produktionsausfall führen.“ Auch Witosa verweist auf „schneller und präziser“ arbeitende Regelungen für Heißkanalsysteme. „Elektrische Antriebssysteme werden verstärkt eingesetzt“ und ermöglichen eine „Regelung in Abhängigkeit vom Spritzdruck.“ A&E berichtet vom „Einsatz von Sensoren zur elektrischen beziehungsweise elektronischen Erfassung von Schmelzeeigenschaften“, deren „Signale an übergeordnete Steuerungssysteme“ weitergegeben werden.

An Bedarf angepasste Normalien

Zu Normalien hat lediglich Hasco Trendhinweise gegeben. Danach erfolgt die „Bereitstellung von 3D-Dateien mit“ Informationen zum Einbauraum für die Normalien. Bei den Werkstoffen, aus denen Normalien gefertigt werden, „wird zunehmend spannungsarm geglühtes Material gefordert.“ Im Hinblick auf Werkzeuge für den Einsatz in Reinräumen, zu deren Herstellung Normalien Verwendung finden, „gewinnt die DLC-Beschichtung zur Vermeidung von Schmiermitteln an Bedeutung.“ Nachgefragt werden vermehrt „einbaufertige Systemkomponenten wie Etagenantriebe.“

ist freier Mitarbeiter des Plastverarbeiter. office@hoffmanns-texte.de

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