Beschichtete Werkzeugeinsätze optimieren Spritzgießprozess

Um Formteile leichter aus Spritzgießwerkzeugen zu entfernen, hat Innovent eine Beschichtung für Werkzeugeinsätze mittels Sol-Gel-Technologie realisiert.

Wissenschaftler der Industrieforschungseinrichtung Innovent haben mithilfe der Sol-Gel-Technologie eine Beschichtung für Werkzeugensätze entwickelt, dank derer sich Formteile leichter aus Spritzgießwerkzeugen entfernen lassen. Anwenden lässt sich die Technologie auch bereits eingebauten Teilen. Durch den Einsatz derartig beschichteter Werkzeugeinsätze lassen sich laut einer Mitteilung von Innovent die Produktivität und die Werkzeugstandzeit steigern sowie Ausschussraten und Energiekosten senken.

Kaum ein Beschichtungsverfahren ist so vielseitig wie die Sol-Gel-Technik. Diese eignet sich zur Schichtapplikation auf verschiedensten Substratmaterialien, wie z.B. Glas und Metall, aber auch auf temperaturempfindlichen Werkstoffen wie Polymeren oder Textilien. Neben den nichtmetallischen, anorganischen oder hybridpolymeren Beschichtungen lassen sich damit auch Pulver, Partikel und Fasern herstellen.

Durch die Vielfalt an möglichen Precursoren und Zusätzen, z.B. Gleitadditive und Nanopartikel, sowie über eine definierte Einstellung der Reaktionsbedingungen ist eine breite Palette an Schichteigenschaften zugänglich. Über einen Auftrag der Sole mittels Sprühdüse können somit anwendungsnah Beschichtungen auf Werkzeugeinsätze aufgebracht werden. Der Werkzeugeinsatz muss hierbei nicht aus der Halterung ausgebaut werden. Eine Integration des Beschichtungs-vorganges in den Reinigungszyklus der Werkzeuge ist ebenso möglich.

Für die Beschichtung von Werkzeugen und deren Komponenten stehen mehrere stabile Sole zur Verfügung, aus denen haftfeste sowie trennaktive Schichten generiert werden können. Diese lassen sich im Bedarfsfall über ein eigens ausgearbeitetes Regime auch wieder von diesen entfernen. Mittels angepasster Schichtanalytik kann eine Überwachung des Zustandes der Beschichtung ebenfalls am eingebauten Werkzeug erfolgen.

Um eine Abformung unter Realbedingungen untersuchen zu können, wurde ein spezielles Testwerkzeug genutzt. Dieses verfügt über einen Kraftsensor, der in das Auswerferpaket integriert ist und eine Erfassung der benötigten Entformungskraft ermöglicht. Zudem wurden wechselbare Einsätze für das Werkzeug vorgesehen, welche flexibel mit verschiedenen anti-adhäsiven Beschichtungen versehen werden können.

Mit den beschichteten Werkzeugeinsätzen ließ sich die benötigte Entformungskraft generell deutlich reduzieren – laut Innovent um durchschnittlich 40 %. Dieser Effekt fiel jedoch abhängig von der eingesetzten Formmasse sowie der Rauheit der Substratoberfläche sehr unterschiedlich aus. Für Formteile aus Polyamid ergab sich dabei das höchste Potential. Die Entformungskraft konnte auf vergleichsweise glatten Einsätzen (Rz = 3,5 µm) um bis zu 60 % mit dieser Formmasse vermindert werden.

Durch eine Reduzierung der Entformungskraft sowie daraus resultierend der Zykluszeit und des Energiebedarfs ergaben sich ebenso signifikante wirtschaftliche Effekte, so die Wissenschaftler. Dies beinhaltet sowohl eine Steigerung der Produktivität mit einem höheren Durchsatz und der Werkzeugstandzeit als auch eine Senkung der Ausschussrate und der Energiekosten.

kus