Kompakt und hochintegriert

Wittmann Battenfeld hat eine kompakte Produktionszelle für die Flüssigsilkon-Verarbeitung entwickelt.

Auf der Fakuma 2018 hatte die neueste Version der Flüssigsilikon-Spritzgießtechnik von Wittmann Battenfeld Premiere – und zwar in Kombination einer hochkompakten Produktionszelle auf Basis einer servohydraulischen Maschine der Smartpower-Baureihe. Die wichtigsten Neuerungen sind eine überarbeitete Schneckentechnik und die Einbindung der LSR-Dosierpumpe über OPC-UA-Kommunikation in die Maschinensteuerung.

Der Flüssigsilikon-Spritzguss (LIM) ist seit vielen Jahren ein fixer Bestandteil des Technologie- und Maschinenangebots von Wittmann Battenfeld. „Die Marktanforderungen sind die treibende Kraft hinter der stetigen Weiterentwicklung der LIM-Prozesstechnik“, sagt Wolfgang Roth, Anwendungstechnik-Leiter. „Der aktuelle Stand der Maschine umfasst sowohl Updates in der Mechanik als auch die Integration von Kommunikationsschnittstellen zwischen der Maschine und den Peripheriekomponenten nach Industrie 4.0-Standard. Ein konkretes Beispiel dafür ist, dass es nun möglich ist, jede marktübliche Flüssigsilikon Dosier- und Förderanlage mittels OPC-UA-Schnittstelle mit der Maschinensteuerung zu verbinden.“

Die Produktionszelle auf Basis einer Smartpower 90 produzierte auf der Messe in Friedrichshafen einen 255 cm² großen Silikon-Topflappen mit beidseitiger Wabenstruktur aus Silopren. In der Simulationsphase wurde die Formteilgeometrie von Sigma Engineering mittels deren Virtual Molding Software für eine gleichmäßige und Zuhaltekraft-optimierte Formfüllung ausgelegt. Sie diente dem Werkzeugbauer Emde Moldtech als Auslegungsgrundlage für das Produktionswerkzeug. Die Zuführung des Zwei-Komponenten-Flüssigsilikon-Materials erfolgte über eine Maximix 2G Dosierpume von ACH Solution.

Der Topflappen ist mit einem Schussgewicht von 83 g und einer Fließweglänge von 135 mm bei einer überwiegend maximalen Wandstärke von 1 mm ein komplexes Bauteil. Eine gleichmäßige Bauteilfüllung ohne vorzeitiges Anvernetzen ist deshalb für die Bauteilqualität entscheidend. Aus diesem Grund wurden zunächst virtuell in einer statistischen Versuchsplanung (Design of Experiments, DoE) die Anzahl und besten Positionen für die Kaltkanaldüsen ermittelt. Durch die Überprüfung der Füll- und Geometrieszenarien mit der Software Sigmasoft Virtual Molding konnte das richtige Anspritzkonzept unter statischen Temperaturbedingungen ermittelt werden. Dabei wurden neben Geometrien auch die Stahlsorten für die Kavitäten und den Kaltkanal zugrunde gelegt sowie die Position und Leistung der Heizpatronen berücksichtigt.

Die Plastifiziereinheit, das Kernstück der LIM-Prozesstechnik innerhalb der Spritzgießmaschine, wurde für die aktuelle Evolutionsstufe in einer ganzen Reihe von Details überarbeitet. So wurde beispielsweise die Wellendichtung am Schaftende vor der Schneckenkupplung gegen ein Austreten des Flüssigsilikons in Richtung Schneckenantrieb konstruktiv optimiert. Ebenfalls neu ist das Detaillayout der Rückstromsperre, die einen größeren Durchströmquerschnitt mit einem schnelleren und exakteren Schließverhalten kombiniert. Dadurch konnte gegenüber der Vorgängerversion die Schussgewichtspräzision deutlich verbessert werden. Beibehalten wurden die Mehrzonen-Flüssigkeitstemperierung des Massezylinders und der pneumatisch betätigten Nadelverschlussdüse.

Eine Besonderheit auf der Messe war die ebenfalls sehr kompakte Kombination von Maschinendüse, Kaltkanal-Anspritzsystem und Spritzgießwerkzeug. So wurde der Kaltkanal von Emde Moldtech direkt an der Maschinendüse montiert und durch die Maschinenplatte geführt. Diese Konstruktion bietet nicht nur kompakte Werkzeugabmessungen, sondern minimiert darüber hinaus den Kontakt zwischen dem notwendigerweise „kalten“ Angusssystem und der „heißen“ Form.

Anhand der Anlage auf der Fakuma war zudem zu sehen, dass Wittmann Battenfeld in der Lage ist, sämtliche Anlagenkomponenten zu stellflächen-optimierten Produktionszellen zusammenzufassen – einschließlich Dosieranlage, Farbzuführung sowie Fertigteil-Entnahme- und Ablagevorrichtungen.

Der Wittmann-Geschäftsbereich Roboter- und Handlingtechnik deckt die gesamte Entnahmetechnik für Kunststoff-Formteile ab. Ein wichtiger Teilbereich ist die Know-how-intensive Entnahme von formflexiblen Teilen, die nicht ausgeworfen werden können, sondern entweder durch Drucklufteinsatz aus der Kavität ausgedrückt werden oder mittels Greifwerkzeug vom Roboter abgezogen werden müssen. Die Abstimmung der richtigen Entformungsmethode auf den jeweiligen Formteil ist ein optionaler Teil des LIM-Angebotspakets.

Die Ausrüstungen beziehungsweise die Anlagen für den Flüssigsilikon-Spritzguss sind in einer großen Bandbreite von Mikroteilen mit Schussvolumina von 1,2 bis 4 cm³, bis zu mittelgroßen Formteilen verfügbar. Mithilfe der auf geringste Formteilgewichte abgestimmten LSR-Spritzeinheit können Formteile mit einem Teilegewicht von unter 0,001 g hochpräzise gefertigt werden.

Reinhard Bauer, Technokomm