2.2.2 Entformen durch Schieber

2.2.2 Entformen durch Schieber
2.2 Formteile mit Hinterschneidung
2.2.2 Entformen durch Schieber
Hinterschneidungen sind Vertiefungen oder Aussparungen an Spritzgießteilen, die das Entformen
erschweren oder im Extremfall sogar unmöglich
machen. Mit Schiebern werden Hilfstrennebenen
erzeugt, um partielle Spritzteilbereiche freizustellen, die in Entformungsrichtung eine Hinterschneidung darstellen.
Schieberwerkzeug mit Kaltkanal
Schieber sind entweder in der Düsen- oder Auswerferseite eingearbeitet und bewegen sich quer zur
Öffnungsrichtung des Werkzeugs. Beim Öffnen des
Werkzeugs läu% der Schieber in einem Winkel von
90° zur Werkzeugachse seitlich heraus. Eine Abweichung von max. 7° in beide Richtungen sollte nicht
überschritten werden, da sonst der Schieber zum
Blockieren neigt.
Die Bewegung des Schiebers erfolgt mechanisch
über einen Schräg- oder Steuerbolzen, auch Zwangssteuerung genannt.
Die Bewegung des Schiebers kann vor, während
oder nach dem Öffnen des Werkzeugs entweder mechanisch oder mittels Federn, Lu% oder Hydraulikzylinder erfolgen. Bei der Festlegung der Dimension
von Schiebern ist die Au%reibkra%, die im Werkzeug
entsteht, zu beachten (siehe hierzu Abschnitt 1.4).
Typische Anwendungen sind Steckerleisten, Spulenkörper, Klemmen, Dübel und Teile mit Außengewinde.
Bild 2.5 Prinzip Hinterschneidung mit Schieber
Bild 2.6 Spritzteil mit Schieber entformt
(Quelle: FERROMATIK MILACRON GmbH)
Beim Öffnen des Werkzeugs läu$ bei den
Schieberwerkzeugen ein Schieber quer
zur Werkzeugachse heraus. Dadurch wird
das Spritzteil freigestellt und das Abstreifen ermöglicht.
29
30
2 Entformungsarten des Zweiplatten-Werkzeugs
2.2.3 Entformen mit Backen
Bei Backenwerkzeugen umschließen zwei oder mehrere Backen das Spritzgießteil komplett,
im Gegensatz zu Schieberwerkzeugen, bei denen nur Teilbereiche freigestellt werden.
Während bei Schieberwerkzeugen das Formnest in
der Regel aus einem Teil besteht, bilden bei Backenwerkzeugen die Backen das Formnest. Die Backen
können düsenseitig schräg eingesetzt sein und bewegen sich beim Öffnen des Werkzeugs mittels einer
Zuglasche über die Diagonale nach außen. Dadurch
wird das Spritzgießteil zum Entformen freigestellt.
Alternativ lassen sich die Backen aber auch auswerferseitig wie Schieber führen. Sie werden dann
während oder nach der Öffnungsbewegung meist
mit Hydraulikzylindern oder auch mechanisch mittels Federn oder Lu% bewegt.
Backen aller Größen sollten unbedingt in die
Kühlkreisläufe der Werkzeuge integriert werden.
Backenwerkzeuge sind mit allen bekannten Verteilersystemen und Anschnittvarianten kombinierbar. Der Anguss und das Spritzteil fallen aus der
gleichen Trennebene und müssen nachträglich sortiert werden.
Typische Anwendungen für Backenwerkzeuge
sind die Herstellung von Flaschenkästen und Autobatterien.
Bild 2.7 Prinzip Backenwerkzeug
Bild 2.8 Spritzteil mit Backen entformt
(Quelle: FERROMATIK MILACRON GmbH)
Beim Auffahren der Maschine werden die
Backen des Werkzeugs über eine
Schräge geöffnet und das Spritzgießteil
zum Entformen freigestellt.
2.2 Formteile mit Hinterschneidung
2.2.4 Einfallkerne
Einfallkerne werden dann eingesetzt, wenn außer einem Gewinde auch andere Hinterschneidungen freigestellt
werden müssen. Dazu zählen Garantiebänder, Aufreißlaschen an Flaschenverschlüssen oder Ähnliches.
Beim Einsatz von Einfallkernen ist darauf zu achten,
dass die Gewindetiefe und der Gewindedurchmesser miteinander korrelieren. Bei einem Gewindedurchmesser von 28 mm beträgt die Gewindetiefe
ca. 0,8 – 1,0 mm. Mit dem Einfallkern kann also kein
Gewinde mit einem Durchmesser von 28 mm und
einer Gewindetiefe von 3 mm hergestellt werden.
Mit einem Drehkern wäre dies jedoch jederzeit möglich.
Diese gegenseitige Abhängigkeit von Gewindetiefe und Gewindedurchmesser entsteht dadurch,
dass die Segmente, die um einen Mittelkern angeordnet sind, nur soweit nach innen fallen können,
bis sie sich selbst blockieren, wenn der Mittelkern
gezogen wird.
Anwendungen findet man überall dort, wo das
Gewinde oder eine gewindeähnliche Hinterschneidung am Spritzteil eine untergeordnete Rolle spielt,
wie zum Beispiel für Deckel, die für wiederverschließbare Behältnisse genutzt werden.
Bild 2.9 Einfallkern (Quelle: HASCO Hasenclever
GmbH + Co KG)
Im Allgemeinen können Gewinde oder
gewindeähnliche Hinterschneidungen an
Spritzteilen, die einen Durchmesser zwischen 15 und 500 mm haben, mit Einfallkernen hergestellt werden. Beim Einsatz
von Einfallkernen spielt das zu verarbeitende Kunststoffmaterial keine Rolle.
31
32
2 Entformungsarten des Zweiplatten-Werkzeugs
2.3 Formteile mit Innen-/Außengewinde
In Entformungsrichtung betrachtet, stellen die Innen- und Außengewinde Hinterschneidungen dar. Diese
werden durch Drehen der Gewindekerne (Innengewinde) oder durch Drehen der Gesenke oder Kavitäten
(Außengewinde) entformt.
2.3.1 Innengewinde
Die Innengewinde sitzen auf einem Kern mit Gewindeprofil, der beim Einspritzen umspritzt wird. Auf
der Außenfläche ist das Spritzteil glatt.
Können Teile mit Innengewinde nicht elastisch
entformt werden, muss dies durch Ausdrehen oder
mit Faltkernen geschehen.
2.3.2 Außengewinde
Die Außengewinde werden normalerweise mit
Backen erzeugt. Darf keine Trennnaht sichtbar sein,
wird die komplette Kavität gedreht.
Zum Drehen der Gewindekerne bzw. der Kavitäten ist entweder in der Düsen- oder Auswerferseite
ein Ausschraubgetriebe eingebaut. Angetrieben wird
das Getriebe wahlweise mit einem Servomotor, einem
Hydraulikmotor, einer Zahnstange oder durch eine
Steilgewindespindel, die durch eine Leitmutter gezogen wird.
Sowohl bei Außen- als auch bei Innengewinden
werden die Spritzteile über die Riffelung am Umfang des Teils oder über speziell angebrachte Verdrehzacken gehalten. Dabei sind die Verdrehzacken
häufig innen am Teil sichtbar. Ist dies beim Fertigteil nicht gewünscht, muss bei geschlossener Form
ausgeschraubt werden.
2.3.3 Ausschraubeinrichtung
Zum Ausdrehen des Gewindekerns muss das Spritzteil gegen Verdrehen gesichert werden. Dazu stehen
mehrere Varianten in Abhängigkeit von der Form
des Spritzteils zur Verfügung.
Bild 2.10 Spritzgießteile mit Innengewinde
(Quelle: FERROMATIK MILACRON GmbH)
3.1 Verteilersysteme
3.1.2.2 Heißkanal
3.1.2.2.1 Vorteile Heißkanal
Gedanklich ist der Heißkanal die Verlängerung der Spritzeinheit. Der Heißkanal soll die Schmelze
bis zum Formnest flüssig halten. Er erfüllt diese Forderung, in dem er die Kunststoffschmelze
durch Beheizen nahezu ohne Temperatur- und Druckverluste bis ans Formnest leitet.
Der größte Vorteil der Heißkanaltechnik liegt im abfallfreien Spritzen und in der guten Anspritzpunktqualität. Auch Störungen im Produktionsablauf
durch hängen gebliebene Angussspinnen im geöffneten Werkzeug gibt es nicht.
Ein weiterer Vorteil ist die Positionierung des
Anspritzpunktes. Er lässt sich leicht so wählen, dass
ein symmetrisches Füllen des Formteils garantiert
ist. Symmetrisches Füllen bedeutet, dass man in der
Mitte des Bodens anspritzt. Dies geschieht zum Beispiel bei allen zylindrischen Formen wie Bechern,
Eimern oder ähnlichen Teilen.
Bei unregelmäßigen Spritztiefen werden zeichnerisch alle Teilflächen in eine Ebene projiziert. Dann
wird ein Kreis geschlagen, der alle Teilflächen einhüllt. Ist ein Einspritzen im Zentrum dieses Kreises
möglich, ist auch hier eine symmetrische Füllung des
Spritzteils sichergestellt.
Durch den Wegfall störender Verteilerkanäle in
der Trennebene ergaben sich für den Werkzeugbau
ganz neue Konstruktionsmöglichkeiten. Die Werkzeuge wurden kompakter und die Fachzahlen (Anzahl der Formnester) in den Werkzeugen ließen
sich wesentlich steigern. Werkzeuge mit bis zu 128
Formnestern und mehr sind heute keine Seltenheit.
Bild 3.5 Prinzip symmetrisches Füllen
Die Heißkanaltechnik leitet die Schmelze
nahezu temperatur- und druckverlustfrei
zum Formnest. Durch das angusslose
Spritzen entfällt die Angussspinne, was
eine wesentliche Material- und Zykluszeiteinsparung bewirkt.
41
42
3 Angusstechnik
3.1.2.2.2 Heißkanal, innen beheizt
Werkzeuge mit innen beheiztem Heißkanal gehören zu den Anfängen der
Heißkanaltechnik und werden heute kaum noch gebaut. Denn nachteilig bei innen
beheizten Systemen ist ein aufwändiger Farb- oder Materialwechsel.
Die Heißkanaltechnik entstand aus der Idee, aus
einem Isolierkanal ein innen beheiztes Verteilerund Angusssystem zu entwickeln, welches das Einfrieren der Kanäle beim Anfahren des Werkzeugs
verhindert. Also wurde eine Heizung eingebaut und
im Zentrum der Verteilerkanäle angeordnet.
Das Wissen, dass an Stellen, an denen sich kaltes, erstarrtes Material befindet, kein heißes Material austreten kann, war eine wichtige Voraussetzung für die Dichtigkeit dieses Systems. Bei Farb- oder
Materialwechsel entstand jedoch ein großer Nachteil. Denn es bildeten sich Schlieren am Spritzteil,
da sich an den Randschichten der Isolierschicht
Materialteilchen lösten. Um dies auszuschließen,
musste man bei jedem Farb-/Materialwechsel das
komplette System zerlegen und das im Verteilersystem befindliche Material entfernen, eine sehr aufwändige Prozedur.
Im Zentrum des Massestroms liegt die Heizung.
Bei den Heizelementen handelt es sich um Heizpatronen, die mittels Fühler die Temperatur regeln. Die
Patronen sind nahezu selbstisolierend. Der Wärmeübergang in das kalte Werkzeug ist sehr niedrig,
dies garantiert eine geringe Wärmeausdehnung
und damit eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das
Werkzeug dicht ist.
Das innen beheizte System kam bevorzugt für
die Verarbeitung von teilkristallinen Thermoplasten
wie zum Beispiel PE, PP oder PA zum Einsatz.
!
Bild 3.6 Prinzip Heißkanalsystem
Der Wechsel von Farbe und Material
stellt für innen beheizte Heißkanäle ein
großes Problem dar. Um trotzdem einwandfreie Teile nach einem Wechsel zu
spritzen, wird das Verteilersystem zerlegt
und Materialreste entfernt. Deshalb
kommt der innen beheizte Heißkanal
heute kaum noch vor.
3.1 Verteilersysteme
3.1.2.2.4 Mehrfachanbindungen
Es gibt drei unterschiedliche Arten der Mehrfachanbindung, zum einen die Anbindung mehrerer Düsen für ein
Spritzteil, zum anderen eine Düse für mehrere Spritzteile und drittens mehrere Düsen für mehrere Spritzteile.
Eine Düse für mehrere Spritzteile
Dieser Düsentyp, auch Hot Edge Düse genannt, ist so
ausgeführt, dass mit einer Düse mehrere Teile angespritzt werden können (siehe Abschnitt 3.2.2.3).
Mehrere Düsen für ein Spritzteil
Diese Variante, auch Kaskadenspritzgießverfahren
genannt, ist die klassische Ausführung der Mehrfachanbindung. Große und extrem lange Teile, zum
Beispiel Autostoßstangen, werden mit mehreren Düsen angespritzt. Auch Teile mit verschiedenen Ebenen wie Gartenstühle spritzt man mit unterschiedlich langen Heißkanaldüsen an. Dieser Prozess wird
bevorzugt angewendet, wenn seitens der Spritzgießmaschine keine Schließkra!reserve vorhanden ist
(siehe Abschnitt 6.9 Kaskadenspritzgießen).
Mehrere Düsen für mehrere Spritzteile
Beim Einsatz mehrerer Düsen für mehrere Spritzteile ist wichtig, dass die Fließwege vom Heißkanal
zum Verteiler bei allen Düsen etwa gleich lang sind,
um ein ungleichmäßiges Füllen zu verhindern.
Bild 3.10 Prinzip Mehrfachanbindungen
Besonders bei sehr großen Spritzteilen
kommen Mehrfachanbindungen zum Einsatz. Sie ermöglichen ein dem Spritzteil
angepasstes Anspritzen mit unterschiedlich langen Düsen. Auch bei Massenteilen
lassen sich aus Kostengründen mit einer
Düse mehrere Spritzgießteile anbinden.
45
88
6 Sonderbauarten
6.2.5 Drehteller
Mehrkomponenten-Werkzeuge mit Drehteller kommen in allen Bereichen der Kunststoffbranche zum Einsatz.
Je nach Anwendung werden die Drehteller hydraulisch oder servomotorisch angetrieben.
Der Drehteller ist eine wirtschaliche Lösung für
den Transport des Werkzeugs von einer Einspritzstation in die Nächste. Das Drehen des Werkzeugs
verlagert sich auf den Drehteller, wodurch das
Spritzgießwerkzeug deutlich einfacher wird.
Je nach Anzahl der Komponenten kann der Drehteller um 4 t 90°, 3 t 120° oder 2 t 180° positioniert
werden. Im einfachsten Fall wird der Drehteller um
180° links/rechts geschwenkt. Die fortlaufende Drehung der beweglichen Werkzeughäle bietet sich
besonders bei Mehrstationenwerkzeugen an. Da die
fortlaufende Drehung keine Kabel- und Schlauchverbindungen zulässt, ist die Zuführung für Kühlung und Hydraulik entsprechend aufwändig.
Nachteilig beim Drehteller ist der nötige höhere
Raumbedarf in der Spritzgießmaschine im Vergleich zu anderen Mehrkomponenten-Werkzeugsystemen. Spritzgießmaschinen mit Drehteller benötigen in der Regel eine Holmverlängerung von
mindestens 200 mm. Auch das Maß zwischen den
Holmen ist um 50 – 100 mm vergrößert.
Bild 6.11 Drehteller mit Servoantrieb (Quelle:
FOBOHA GmbH)
Drehwerkzeuge haben gegenüber der
Umsetztechnik den Vorteil der besseren
Positionierbarkeit des Vorformlings in
der Fertigstation. Auch komplexere
Gestaltungsvarianten der Kavitäten sind
möglich.
90
6 Sonderbauarten
6.2.7 Würfeltechnik
Der Vorteil der Würfeltechnik gegenüber anderen Werkzeugtechniken liegt darin, dass sich
die Anzahl der Kavitäten bei gleicher Maschinengröße verdoppeln lässt. Oder anders betrachtet:
Bei gleicher Produktionsmenge halbiert sich die Maschinengröße nahezu.
6.2.7.1 Etagenwendetechnik
Bei der Etagenwendetechnik wird die Werkzeugdrehung mit einer horizontalen Dreheinrichtung in
Form einer Mittelplatte ausgeführt.
Vorspritzlinge werden in der ersten Trennebene
erzeugt. Beim Öffnen des Werkzeugs bleiben sie auf
der Seite der beweglichen Mittelplatte. Bei voll geöffnetem Werkzeug wird die Mittelplatte um 180° gedreht und in die zweite Trennebene gebracht. Nach
erneutem Schließen wird in der zweiten Kavität, in
der sich auf dem Mittelblock die Vorspritzlinge befinden, die zweite Komponente eingespritzt.
Beim Einsatz von Etagenwendewerkzeugen mit
4 x 90° Drehung kann man die Stationen 2 (Bedienseite) und 4 (Bediengegenseite) zeitgleich für weitere Produktionsschritte nutzen. Zum Beispiel lässt
sich Station 2 zum Kühlen der Spritzteile und Station 4 zur Entnahme durch ein Robotsystem verwenden. Beide Funktionen erfolgen, ohne die Zykluszeit
zu beeinflussen. Alternativ kann Station 2 auch zur
Montage (In-Mould-Assembly) inner-/außerhalb des
Systems genutzt werden.
Verdecklungs- und
Entnahmeeinheit
Fahrende
Düsenseite
2. Station
Wendeeinheit oben
Einspritzaggregat
1. Station
Mittelblock
Feste Düsenseite
1. Station
Bild 6.13 Prinzip Etagenwendetechnik (Quelle: FOBOHA
GmbH)
Bild 6.14 Etagenwendewerkzeug (Quelle: FOBOHA
GmbH)
Beim Einsatz der Etagenwendetechnik
reduziert sich die benötigte Schließkra#
um nahezu die Häl#e. Besonders geeignet ist diese Werkzeugtechnik für
flächige Verbundteile. Bei der 4 t 90°
Würfeltechnik reduziert sich die Zykluszeit durch simultane Operationen um
ca. 25 % gegenüber anderen Verfahren.
92
6 Sonderbauarten
6.2.8 Tandemwerkzeuge
Bei den Tandemwerkzeugen liegen zwei Werkzeuge hintereinander, die nacheinander
mit Kunststoffmaterial gefüllt und zyklisch abwechselnd geöffnet werden.
Bei Etagenwerkzeugen sind die Kavitäten in mehreren Trennebenen hintereinander angeordnet und
werden bei jedem Schuss gleichzeitig gefüllt und
nach dem Öffnen gleichzeitig entformt.
Bei Tandemwerkzeugen dagegen öffnet sich die
Trennebene zyklisch versetzt. Das heißt, während
die eine Werkzeughäl„e kühlt, kann in der anderen
Häl„e entformt und wieder eingespritzt werden. Die
Totzeit der Kühlung wird also beim Tandemwerkzeug für einen zweiten Einspritzprozess genutzt. Da
beide Werkzeughäl„en nacheinander ablaufen, können unterschiedliche Spritzgießteile einer Bauteilfamilie hergestellt werden. Dafür muss die Spritzgießmaschine über ein spezielles Programm verfügen,
mit dem für jede Trennebene die richtige Menge
Kunststoff bereitgestellt wird.
Auch dickwandige, identische Teile mit einer
langen Kühlzeit sind hervorragend für diese Technik geeignet.
Ein von außen an das Werkzeug angebrachtes
Verriegelungssystem ermöglicht die zyklisch alternierende Arbeitsweise. Der Verschluss arbeitet wie
ein Klinkensystem. So ist es möglich, unter Verwendung einer Adapterplatte zwei existierende Spritzgießwerkzeuge zu einem Tandemwerkzeug umzubauen.
Bild 6.17 Prinzip Tandemwerkzeug
Mit der Tandem-Technik lässt sich der
Formteilausstoß mit einer StandardSpritzgießmaschine verdoppeln. Es
können unterschiedliche Spritzteile einer
Bauteilfamilie zyklisch versetzt hergestellt werden.
6.2 Mehrkomponentenwerkzeuge
6.2.9 Mehrkomponentenwerkzeuge bei Duroplasten und Elastomeren
Bei Duroplast-Mehrkomponentenwerkzeugen werden meist Hart-Weich-Kombinationen gepaart, seltener
Duroplaste mit Duroplasten. Es gibt jedoch auch Kombinationen mit hochtemperaturbeständigen Thermoplasten.
Mehrkomponentenverfahren
Sandwichverfahren*
Overmoulding
Paralleleinspritzen
Kernzugverfahren
Transfer
Handlingtransfer
Verschiebewerkzeug
Drehvorgang
Drehwerkzeug
Indexplatte
* Nur bei Thermoplast-Werkzeugen
Tabelle 6.2 Mehrkomponentenverfahren bei Duroplasten und Elastomeren
Drehkreuz
93
Was this manual useful for you? yes no
Thank you for your participation!

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project

Download PDF

advertising