Temperieren und Kühlen mit System

Werkzeugtechnik und Temperiertechnik gehen Hand in Hand. Besonders dynamische Temperiervorgänge und kurze Zykluszeiten versprechen kavitätsnahe Temperierkanäle. Ein Praxisbeispiel von GWK-Technik belegt Teileverbesserungen und eine letztlich sogar reinraumgerechte Lösung.

Um erfolgreich in neue Marktsegmente vorzustoßen, setzen sich viele Kunststoffspritzgießer das Ziel, vor allem technisch anspruchsvolle Teile zu fertigen. Damit diese Zielsetzung umgesetzt werden kann, ist vor allem eine sorgfältige Planung der Werkzeuge erforderlich. Dem richtigen Temperierkonzept kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. Nur mit der besten Werkzeugtemperierung kann eine hohe Produktqualität bei gleichzeitig niedrigster Zykluszeit erreicht werden. Fachunternehmen helfen bei der erfolgreichen Auswahl und Installation der Systeme.

Carsten Schmidt, verantwortlicher Ingenieur bei der GWK Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH in Meinerzhagen, hat hierzu in den vergangenen Jahren zahlreiche Erfahrungen gesammelt. Nachfolgend stellt er ein erfolgreich umgesetztes Projekt vor.

"Die GWK hat sich als Systemanbieter für den ganzen Temperier- und Kühlprozess im Werkzeug in der Branche als innovativer Anbieter positioniert. Für ein sehr anspruchsvolles technisches Teil hat uns der Hersteller daher bereits in der Entwicklungsphase zu Rate gezogen", berichtet Schmidt. In diesem Fall galt es, die Produktqualität, die Reproduzierbarkeit und vor allem die Zykluszeit den gesetzten Zielen und Anforderungen anzupassen. "Besonders im thermischen Bereich des Werkzeuges sollten relevante Defizite beseitigt werden."

Nach der eingehenden Situationsanalyse standen die Fachingenieure der GWK vor der Aufgabe, die technischen Probleme optimal zu lösen und dabei gleichzeitig für den Kunden einen deutlich erkennbaren Mehrwert nachzuweisen.

Die Fachleute der GWK führten zunächst eine Infrarotanalyse der abgemusterten Artikel durch. Dabei stellten sie fest, dass die Kühlung in den Formeinsätzen auf der Auswerferseite und Düsenseite, sowie in den Schieberbacken nicht ausreichend war und eine ungleichmäßige Temperaturverteilung vorlag. Anhand der Formteildaten wurde daher von der GWK eine thermische Berechnung durchgeführt. Mittels kavitätsnaher Werkzeugtemperierung ließ sich der Kühlverlauf in den Formeinsätzen und Schieberbacken wesentlich verbessern.

Mit den erfolgten Änderungen wurden neue Formeinsätze als Rohling mit kavitätsnahen Temperierkanälen für die Musterform gefertigt. Weitere Abmusterungen mit der Versuchsform erfolgten, um auch den praktischen Nachweis für die theoretisch ermittelten Vorteile zu bekommen. Die für die Produktivität letztlich entscheidende Zykluszeit wurde deutlich reduziert.

Ebenso wichtig für den wirtschaftlichen Erfolg ist auch die Qualitätsverbesserung der Formteile durch eine viel höhere Maßhaltigkeit. Die Verantwortlichen in dem Kunststoffspritzbetrieb sahen hierin den für sie wesentlichen Vorteil.

Anhand der in den Vorversuchen erzielten eindeutigen Ergebnisse entschied sich die Unternehmensleitung dafür, die 16-fach-Serienwerkzeuge komplett mit kavitätsnahen Temperierkanälen auszustatten. Für die erste Abmusterung der Serienform, bei der verschiedene Temperierkreise zu einem Kreislauf zusammengefasst wurden, stellte die GWK ein Mustergerät der neuen Baureihe Integrat Direct zur Verfügung.

Das erklärte Projektziel war es, die Ergebnisse aus einer Musterform bei der späteren Serienform umzusetzen, und zunächst mit dem Integrat Direct die Durchflüsse der düsen- und auswerferseitigen Formeinsätze zu regeln und zu überwachen. Die Abmusterungsergebnisse zeigten, dass die Ergebnisse aus der Musterform übertragen werden konnten. Somit wurde abschließend entschieden, alle Kreise pro Form mit dem Integrat Direct in Regelausführung auszustatten. Damit wird jeder einzelne Temperierkreis auf Durchfluss überwacht, geregelt, protokolliert und dokumentiert.

Die weitere Anforderung des Unternehmens, die Geräte so nah wie möglich an die Form zu bringen, um lange Schlauchwege zu vermeiden, die in der Regel zu hohen Druckverlusten führen, konnte mit dem GWK Integrat Direct zur vollen Zufriedenheit der Unternehmensleitung erfüllt werden. Hierzu hat die GWK das Temperiersystem werkzeugnah in die Spritzgießmaschine integriert. Dabei wurden die Temperiereinheiten auf der düsenseitigen und auswerferseitigen Maschinenaufspannplatte installiert. Die zentrale Regeleinheit für alle Kreise befindet sich direkt neben dem Display der Maschinenbedienung. Die vollständige Integration in die Spritzgießmaschine erwies sich sogar als geeignet für eine Installation im Reinraum.

gr