Segmentierte W erkzeugtemperierung
Segmentierte W erkzeugtemperierung
Segmentierte W erkzeugtemperierung
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system integrat<br />
Effektiv und punktgenau temperieren.<br />
Produktivität deutlich steigern.<br />
<strong>Segmentierte</strong> W<strong>erkzeugtemperierung</strong>
W<strong>erkzeugtemperierung</strong> = Prozessqualität<br />
Die Temperierung und Kühlung hat<br />
einen entscheidenden Einfluss auf die<br />
Qualität von Formteilen und die Wirtschaftlichkeit<br />
Kunststoff verarbeitender<br />
Prozesse.<br />
Wichtige Formteileigenschaften, wie<br />
• die mechanische Festigkeit<br />
• die Oberflächengüte<br />
• die Maßhaltigkeit<br />
• der Verzug<br />
werden durch die Qualität der W<strong>erkzeugtemperierung</strong><br />
bestimmt.<br />
Gleichzeitig ist sie durch den Einfluss<br />
auf die erreichbare Kühlzeit ein maßgeblicher<br />
Faktor für die Zykluszeit, und<br />
somit für die Wirtschaftlichkeit des<br />
Spritzgießprozesses.<br />
Für die Bestimmung der erreichbaren<br />
Kühlzeit ist jeweils die höchste am<br />
Formteil vorliegende qualitäts- und prozessrelevante<br />
Temperatur anzusetzen.<br />
In der Praxis ist es leider so, dass<br />
selten ein über das gesamte Formteil<br />
gleichmäßig verteiltes Temperaturprofil<br />
vorliegt. Die Ursache dafür liegt in der<br />
Regel in der immer noch stark verbreiteten<br />
herkömmlichen Vorgehensweise<br />
bei der Auslegung und konstruktiven<br />
Gestaltung eines Spritzgießwerkzeuges,<br />
bei welcher thermodynamische Gesichtspunkte<br />
eine untergeordnete Rolle<br />
spielen. Das Resultat ist in den meisten<br />
Fällen eine ungleichmäßige Temperaturverteilung<br />
über das Werkzeug mit<br />
Ausgangssituation: Hot-Spot 142°C<br />
Lange Zykluszeit<br />
Verzugsprobleme<br />
Kühlen und Temperieren mit System<br />
Kühlzeit 70%<br />
den Folgen unzureichender Teilequalität<br />
und unnötig langen Kühlzeiten.<br />
Nur thermisch optimierte Spritzgießwerkzeuge<br />
stellen die wirtschaftliche<br />
und produktionsstabile Herstellung von<br />
hochwertigen Spritzgießartikeln sicher.<br />
Die dabei entscheidenden Zielgrößen<br />
der thermischen Werkzeugauslegung<br />
sind die genaue Einhaltung der angestrebten<br />
Werkzeugtemperatur, die<br />
gleichmäßige Verteilung der Werkzeug-<br />
Maschinenzeiten 15%<br />
Traverse – Anwendung: Haushalt – Rohstoff: PP TV20<br />
Einspritzphase 5%<br />
Nachdruckphase 10%<br />
temperatur und die kürzest mögliche<br />
Zykluszeit bei Erfüllung aller mechanischen,<br />
dimensionalen und optischen<br />
Anforderungen an das Formteil.<br />
Komplexe Formteilgeometrien erfordern<br />
dabei immer stärker unterschiedliche<br />
Temperaturen in verschiedenen<br />
Bereichen des Verbrauchers.<br />
Daher gewinnt die segmentierte<br />
W<strong>erkzeugtemperierung</strong> zunehmend<br />
an Bedeutung.<br />
Optimierung: Kerntemperatur 103°C<br />
Kurze Zykluszeit<br />
Deutliche Qualitätssteigerung
„Um die Ecke bohren” = Kosten senken<br />
Um im internationalen Wettbewerb<br />
eine technologisch führende Position<br />
dauerhaft zu sichern, bedarf es hochentwickelter<br />
Verfahren zur Herstellung<br />
von Kunststoffartikeln. Eine entsprechende<br />
Rolle dabei spielt das<br />
wichtigste Glied in der Prozesskette –<br />
das Spritzgießwerkzeug. Normale,<br />
bohrtechnisch eingebrachte Temperierungen<br />
sind heute kaum noch in<br />
der Lage, diesen Anforderungen an<br />
allen Werkzeugbereichen gerecht zu<br />
werden. Das von der gwk angewandte<br />
Verfahren, kavitätsnahe Temperierkanäle<br />
in Werkzeugeinsätze einzubringen,<br />
versetzt Sie wieder in die Lage,<br />
den Anforderungen des Marktes an<br />
Zykluszeit und Qualität zu begegnen.<br />
Neben den modernen Produktionseinrichtungen<br />
besitzen wir qualifizierte<br />
Die Fertigung der Formeinsätze<br />
mit kavitätsnah integrierten<br />
Temperierkanälen in der<br />
integrat 4D-Technologie,<br />
erfolgt in einer eigenen<br />
Fertigungshalle am Stammsitz<br />
der gwk in Kierspe<br />
Kühlen und Temperieren mit System<br />
und spezialisierte Mitarbeiter in der<br />
Fertigung und erfahrene, hochqualifizierte<br />
Projektingenieure und Konstrukteure<br />
aus der Spritzgießwerkzeug- und<br />
Kunststofftechnik. Dieses Team entwickelt<br />
und fertigt die Werkzeugeinsätze<br />
mit kavitätsnaher Temperierung – immer<br />
in engster Abstimmung mit Ihnen.<br />
Der möglichst ideale Wärmeaustausch<br />
im Spritzgießwerkzeug ist das erste<br />
Kriterium, welches erfüllt werden<br />
muss. Ein über die gesamte Formteiloberfläche<br />
gleichmäßiges Temperaturprofil<br />
wird angestrebt, um das optimale<br />
Temperierergebnis zu erreichen. Die<br />
Temperierkanäle müssen dieser Anforderung<br />
entsprechend im Werkzeug angeordnet<br />
werden. In der Praxis erweist<br />
es sich aber häufig als schwierig, mit<br />
der konventionellen Bohrtechnik die<br />
Temperierkanäle so anzuordnen, wie<br />
es aus thermischen Gründen notwendig<br />
wäre. Eine sichere und bewährte<br />
Methode zur Produktivitätssteigerung<br />
ist die kavitätsnahe Anordnung der<br />
Temperierkanäle mit dem gwk integrat<br />
4D-System, einer innovativen, von der<br />
traditionellen Bohrtechnik abweichenden<br />
Technologie.<br />
Die spezielle Fertigungsmethode lässt<br />
es zu, quasi „um die Ecke“ zu bohren,<br />
und durch Umfahren von Durchbrüchen,<br />
Auswerferstiften und anderen<br />
Einbauten eine durchschnittlich dreimal<br />
so große Wärmeaustauschfläche<br />
im Verhältnis zur konventionellen Bohrtechnik<br />
in das Werkzeug einzubringen.<br />
Eine steigende Anzahl namhafter Formenbauer<br />
setzt diese produktivitätssteigernde<br />
Technologie inzwischen serienmäßig<br />
für die Herstellung von<br />
Werkzeugen für Verpackungsartikel<br />
und technische Formteile ein. Weltweit<br />
sind bereits mehrere tausend Spritzgießwerkzeuge<br />
mit kavitätsnah integrierter<br />
Temperierung im Einsatz.
integrat 4 D-Technologie<br />
Nach der erfolgten Zeichnungsabstimmung<br />
werden die Einsätze als Rohlinge<br />
mit der integrierten, kavitätsnahen<br />
Temperierung angefertigt.<br />
Der Werkzeugeinsatz wird dabei aus<br />
mehreren einzelnen Ebenen aufgebaut.<br />
In diese Ebenen werden die einzelnen<br />
Temperierkanäle eingebracht,<br />
wobei Durchbrüche, Schieberführungen,<br />
Auswerfer und andere Einsatzdurchbrüche<br />
umfahren werden. Nach<br />
den mechanischen Arbeiten werden<br />
die einzelnen Fügeebenen in einem<br />
Hochtemperatur-Vakuumverfahren unlösbar<br />
verbunden. Die Festigkeit der<br />
Fügeebenen untereinander ist mit der<br />
Festigkeit des Grundwerkstoffes gleichzusetzen.<br />
Der Werkzeugbauer erhält einen Rohling<br />
mit folgenden Eigenschaften:<br />
• Umlaufendes, mit Ihnen vorher abgestimmtes<br />
Aufmaß. Die Anbringung<br />
der Fertigkontur und eventueller Passsitze<br />
erstellt Ihr Formenbau mit den<br />
in der Branche gängigen Bearbeitungsverfahren.<br />
Optimierung für ein Automobil-Leuchtengehäuse aus PEI<br />
Ergebnis: Einsparung von ca. 2.100 Produktionsstunden p.a.<br />
• Die Temperierung und alle Gewinde,<br />
Durchbrüche und Bohrungen sind<br />
bereits eingebracht.<br />
• Die Auslieferung erfolgt gehärtet und<br />
angelassen, nach intensiver QS-Prüfung.<br />
Diese beinhaltet die Härteprüfung,<br />
den Dichtigkeitstest, die Durchflussmengenbestimmung<br />
und die<br />
Ultraschallprüfung der Fügeebenen.<br />
• Auf Wunsch erhalten die Oberflächen<br />
der Temperierkanäle eine Spezialbeschichtung,<br />
die Oberflächenkorrosion<br />
verhindert.<br />
Die Ergebnisse:<br />
• Wir reduzieren die Kühlzeiten durchschnittlich<br />
um 30% im Vergleich zu<br />
konventionellen Temperierungen.<br />
• Wir steigern die Formteilqualität durch<br />
ein homogenes Temperaturprofil.<br />
• Wir reduzieren die Ausschussquote.<br />
Ihre Vorteile:<br />
• Deutliche Einsparung wertvoller Produktionszeit.<br />
• Drastische Senkung der Stückkosten.<br />
• Steigerung Ihrer Wettbewerbsfähigkeit.<br />
Ein Beispiel aus der Praxis:<br />
Ein Spritzgießer von Großteilen erhält<br />
die Anfrage, an Stelle von 400.000 Teilen<br />
pro Jahr zukünftig 520.000 Teile zu<br />
liefern. Die bestehende Maschine ist<br />
jedoch bereits voll ausgelastet, und andere<br />
vorhandene Maschinen sind auf<br />
Grund ihrer technischen Spezifikation<br />
nicht geeignet. Die Investition in eine<br />
weitere 27.000-kN-Spritzgießmaschine<br />
mit Peripherie für ca. 1,2 Mio. EUR und<br />
ein Zweitwerkzeug im Wert von ca.<br />
550.000 EUR lohnt sich bei 30% Auslastung<br />
nicht. Die in Auftrag gegebene<br />
thermische Werkzeuganalyse ergibt ein<br />
Einsparpotenzial von mindestens 35%<br />
durch Optimierung der Temperierung<br />
im Spritzgießwerkzeug. Die vergleichsweise<br />
geringen Kosten für die Realisierung<br />
ermöglichen die Produktion der<br />
zusätzlichen Teile auf der vorhandenen<br />
Maschine zu äußerst lukrativen Bedingungen.
Die Praxis<br />
Produktivitätssteigerung durch konturfolgende W<strong>erkzeugtemperierung</strong> – Praxisbeispiele:<br />
Typische Aufgabenstellung bei Optimierungsprojekten:<br />
• Minderung des Verzugs • Senkung der Kühlzeit • Verbesserung der Oberflächenqualität • Ausschussreduzierung<br />
Beispiel 1:<br />
Rasierergehäuse aus POM<br />
Ursprüngliche Situation: Kühlzeit 30 Sekunden, konventionelle Temperierung<br />
Ergebnis: Kühlzeit 16 Sekunden durch kavitätsnahe integrat 4D-Temperierung<br />
Rasierergehäuse Konventionelle Temperierung Kavitätsnahe Temperierung<br />
Beispiel 2: Getriebegehäuse aus PA6 GF30<br />
Wärmeaustauschfläche in der<br />
Düsenseite:<br />
Bei konventioneller<br />
Temperierung: 6.847 mm 2<br />
Bei integrat 4D-<br />
Temperierung: 19.016 mm 2<br />
Beispiel 3:<br />
Kohlenbürstenführung aus PA6.6 GF35,<br />
hergestellt im MuCell-Verfahren mit integrat 4D<br />
Ergebnis: Zykluszeitersparnis: ca. 26%<br />
Exakt reproduzierbare, verzugsfreie Teilequalität<br />
Wärmeaustauschfläche in der<br />
Auswerferseite:<br />
Bei konventioneller<br />
Temperierung: 6.253 mm 2<br />
Bei integrat 4D-<br />
Temperierung: 18.972 mm 2<br />
Formeinsatz DS<br />
Schieber links:<br />
Separat steuerbarerTemperierkreislauf<br />
Kosten-Nutzen-Analyse:<br />
Mehrkosten: 1.620 €<br />
Einsparung: 9.500 € p.a.<br />
Amortisationszeit: 2 Monate<br />
Temperierbare Vorkammerbuchse:<br />
Separater Temperierkreislauf für die Heißkanaldüsen zur<br />
Steuerung des Anschnittbereiches (Friktionswärme).<br />
Schieber rechts:<br />
Separat steuerbarerTemperierkreislauf<br />
Formeinsatz AS/DS:<br />
Zwei separate Temperierkreisläufe je Formeinsatz = Kavitätsnahe<br />
Steuerung der Werkzeugwandtemperatur. Einbringung<br />
der größtmöglichen Wärmeaustauschfläche.<br />
www.gwk.com
Kühlen und Temperieren mit System<br />
Produktivität erhöhen<br />
Der Bereich der Kühlung und Temperierung beinhaltet<br />
in vielen Industriebereichen ein großes Potenzial zur<br />
Erhöhung der Produktivität und damit zur Senkung<br />
der Kosten.<br />
Produktionskosten<br />
gwk integrat 4D<br />
Optimale Produktqualität durch<br />
homogene Temperaturverteilung<br />
mit kavitätsnah temperierten<br />
Werkzeugeinsätzen.<br />
gwk System integrat<br />
Erhöhung der Produktivität<br />
durch gezielt segmentierte,<br />
direkte Steuerung der W<strong>erkzeugtemperierung</strong>.<br />
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Viele Faktoren tragen zur Produktivitätssteigerung bei:<br />
• Reduktion der Kühlzeit, dadurch Einsparung benötigter<br />
Maschinenstunden<br />
• Verbesserung der Produktqualität<br />
• Erhöhung der Verfügbarkeit der Produktionseinrichtungen<br />
• Senkung der Betriebskosten<br />
• Reduktion der Wartungskosten<br />
Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH · D-58566 Kierspe · Friedrich-Ebert-Straße 306-314<br />
Tel. +49/(0)2359/665-0 · Fax +49/(0)2359/665-156 · www.gwk.com · info@gwk.com<br />
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PTG70.1005-D / Technische Änderungen vorbehalten.