Prozessgerecht entwickelte und hergestellte Kunststoffteile führen zu deutlichen Zeit- und Kostenvorteilen. Mittels Laser Cusing lassen sich dabei kleine Geometrien und Werkzeugeinsätze aus hochleitfähigen Metallen schnell generieren – und so die Zykluszeiten verbessern.
Für die Kunststoff verarbeitende Industrie gibt es drei entscheidende Phasen innerhalb der Prozesskette, die Einfluss auf die Zykluszeit haben und so Zeitbedarf und damit Kosten bestimmen:
- Phase 1: Einspritz- und Nachdruckzeit
- Phase 2: Kühlzeit – sie lässt sich über Optimierungen im Werkzeug verbessern
- Phase 3: Nebenzeiten für Öffnungs-, Entformungs- und Handlingsbewegungen
Die Lichtenfelser Hofmann Innovation Group AG bietet dabei dem Anwender Unterstützung in allen Phasen an. Insbesondere ist die Firmentochter Concept Laser GmbH mit dem Rapid-Tooling-Verfahren Laser Cusing in der Lage, die Kühlzeiten zu optimieren. Dem Themenkomplex Kühlzeit kommt dabei bereits in der Konstruktionsphase eine hohe Bedeutung zu. Als Kompetenz-Zentrum übernimmt hier die Hofmann & Engel Produktentwicklungs GmbH Verantwortung.
Kunststoffe benötigen eine gewisse Zeit, um die erforderliche Stabilität zum Ausstoßen aus dem Werkzeug zu erlangen. Da diese durch die Entformungstemperatur des Kunststoffes bestimmt wird, ist eine möglichst hohe Temperatur anzustreben. Die Erfahrung von Hofmann & Engel am Standort Dresden hat gezeigt, dass die Zykluszeit deutlich zu reduzieren ist, wenn Bauteil-Geometrien bereits so gestaltet werden, dass die Entformungskräfte kleiner werden – was wiederum die Entformungstemperatur beeinflusst. Schon bei der konstruktiven Gestaltung des Bauteils sind – sofern möglich – filigrane, hohe oder eng stehende Geometrien zu vermeiden, um auf diese Weise eine günstige Kühlungsauslegung zu ermöglichen. Gegenläufig ist allerdings der Trend in der Kunststoff verarbeitenden Industrie zur Herstellung dünnwandiger Artikel. Bauteile, die in der Konstruktionsphase zykluszeitgerecht optimiert wurden, weisen häufig andere Eigenschaften auf.
Die Hofmann-Firmengruppe legt bei der Wahl der Verfahren innerhalb der Prozesskette großen Wert auf die „Verhältnismäßigkeit der Mittel“. Nicht alles, was technisch machbar ist, muss in der Realität auch funktionieren. Gerade auf dem Gebiet der Produkterprobung haben sich deshalb Prototypen als wichtiger Zwischenschritt erwiesen, um Kosten zu sparen. Für Bauteile aus Polyamid kann sogar serienidentisches Material zum Einsatz kommen.
Zur Produkterprobung bietet Hofmann eine Vielzahl von Herstellverfahren an, die je nach Verwendungszweck und Stückzahl ausgewählt werden. Die Prüfung des Herstellungsprozesses über Aluminiumwerkzeuge hat sich in vielen Fällen als ein effektives Verfahren bewährt. Hierbei werden Prototypen aus dem Originalwerkstoff mit allen gewünschten Serienmerkmalen gefertigt. Als oberste Priorität bei der Werkzeugauslegung betrachten die Techniker den Faktor, die Fließwege des Kunststoffes kurz zu halten. Kürzere Fließwege bewirken eine Reduzierung der Einspritzzeit und ermöglichen so dünne Wandstärken. Dabei wird die Direktanspritzung über einen Heißkanal bevorzugt. Zwei deutliche Vorteile sprechen für dieses Vorgehen:
- 1. Der Kaltkanal kann die Kühlzeit und
- 2. die Entnahmezeiten nicht negativ beeinflussen.
Aus Sicht der Werkzeugbauer kommt dann der Werkzeugkühlung im Hinblick auf eine Zeitersparnis eine immer größere Bedeutung zu. Dabei gibt es einerseits die Möglichkeit, Kühlkanäle konventionell zu bohren. Über die Konstruktion in 3D bietet sich aber eine weitere Möglichkeit an, insbesondere für kleine Geometrien, für die Einsätze aus hochleitfähigen Metallen vorteilhaft sind. Sie lassen sich mit Hilfe des Laser Cusing aus einkomponentigen Metallpulvern generieren – mit Kühlkanälen, die der Kontur angepasst sind. Die Materialeigenschaften entsprechen denen des Ausgangsmaterials und erlauben so den Einsatz in der Produktion. co
Messe K: Halle 2, Stand A 11
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