Kosten sparen durch das richtige Werkzeugkonzept

Diese Fassetten zu kombinieren und aus jeder das Mögliche herauszuholen, war die Aufgabenstellung eines Werkzeugprojektes, welches sich im Jahr 2022 für den Werkzeugbauer Polar-Form in Lahr umzusetzen galt. Ein aus drei Werkzeugen bestehendes Gesamtprojekt für den australischen Kunststoffverarbeiter vereinte den klassischen  Ein-Komponentenspritzguss, Zwei-Komponentenspritzguss sowie Montagespritzguss für die Fertigung einer Baugruppe für Förderanlagen beziehungsweise Transportsysteme. Hierbei werden Achsen im Ein-Komponentenspritzguss und Rollen im Zwei-Komponentenspritzguss vorgefertigt. Nachgelagert in das dritte Werkzeug eingelegt und im Montagespritzgussverfahren zu einer Baugruppe verbunden. Die Technik des Zwei-Komponenten Rollen-Werkzeuges soll auf Grund seiner Umsetzung nachfolgend näher beleuchtet werden.

Zielsetzung

Die Zielsetzung bestand darin, einen bestehenden Artikel, welcher bisher mit zwei separaten Werkzeugen auf unterschiedlichen Spritzgießmaschinen hergestellt wurde, in einem vollautomatisierten Prozess durch ein Zwei-Komponentenwerkzeug anzufertigen.

Hierdurch können nachgelagerte Prozesse eingespart, der Teilepreis gesenkt und durch einen vollautomatisierten Prozess die Ausbringungsmenge gesteigert werden.

Absicht war es, das zu konstruierende Werkzeug durch eine einfache Bau- und Funktionsweise zu realisieren. Durch geringen Verschleiß, eine hohe Standzeit sowie die einfache Austauschbarkeit der einzelnen formgebenden Elemente sollten außerdem ein kosteneffizienter und wartungsarmer Betrieb des Werkzeuges ermöglicht werden.

Um den Projektinvest so gering wie möglich zu halten, war das Ziel, eine kompakte und  kleinstmögliche Baugröße des Werkzeugs zu erreichen um es auf einer klassischen Standard-Spritzgussmaschine, einer ARBURG 630S, prozesssicher zu betreiben.

Eine Lösung wurde gefunden

Die Lösung entwickelte sich in mehreren Engineering-Sitzungen zu einer Kombination aus Indexplatten-, und Würfeltechnologie. Die Indexplattentechnologie sorgte für die geringe Aufbauhöhe des Werkzeuges, während die Würfeltechnologie für vier zykluszeitminimierende werkzeugseitige Stationen sorgt. So werden Station eins und drei zum aktiven Einspritzen der beiden Komponenten verwendet. Vorgespritzt wird ein POM, fertiggespritzt ein TPU beziehungsweise in einer weiteren Variante der Rolle ein TPE. Eine chemische Bindung zwischen der Vor- und den Fertigspritzkomponenten war nicht vollumfänglich gegeben, weswegen artikelseitig durch eine entsprechende geometrische Gestaltung des Vorspritzlings eine physikalische Verbindung geschaffen wurde.

Beide Komponenten wurden mit einem hydraulisch 24+24-fach Nadelverschlusssystem der Firma MoldMasters angusslos verarbeitet. Zwischen beiden Spritzstationen liegen mit den Würfelposition zwei und vier zykluszeitverkürzende Kühlstation. Hier verweilten die Spritzlinge jeweils einen Spritzyklus vor Ihrem Weitertransport beziehungsweise dem Ausstoßen aus dem Werkzeug. Letzteres erfolgt mittels eines pneumatisch gesteuerten Abstreifrechens parallel zur hydraulischen Vorwärtsbewegung der Indexplatte und beansprucht somit keine zusätzliche Zykluszeit. Resultierend aus diesen Maßnahmen ließ sich eine Gesamtzykluszeit von unter 25 Sekunden erzielen, welche eine Teileproduktion von 85.000 Rollen am Tag ermöglicht.

Für die Drehbewegung des im Indexrahmen aufgehängten Würfels wurde eine Kombination aus hydraulisch mechanischer Lösung verwendet. Hintergrund für diese Entscheidungen waren der spätere Einsatzort des Werkzeuges, sowie die reduzierte Störungsanfälligkeit einer mechanischen Lösung.

Ergänzt wird die Prozesssicherheit durch einen komplett durch Lichtschranken beziehungsweise Sensoren überwachten Werkzeugablauf, welcher auch nach einem ungeplanten Stopp einen sicheren Weiterbetrieb des Werkzeuges ermöglicht.