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Neuentwicklung für die partielle und zyklische Werkzeug-Temperierung

Kostengünstiger SpritzgießenVirtuell optimierte Kühlkanäle

Oben: Konventionelles Kühllayout und die resultierende Temperaturverteilung im Werkzeug. Unten: Konturnahe Kühlung (mit freundlicher Genehmigung durch IPC) und die verbesserte Temperaturverteilung. (Bild: Sigma)

Die thermische Auslegung des Werkzeugs geschieht optimalerweise bereits während der Designphase des Bauteils, um die Einflüsse der Lage und Größe der Kühlkanäle auf die Verformung und Erstarrung des Bauteils zu verstehen. 

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Hochwertige Oberflächen und feinere StrukturenHigh-speed-Lösung zur zyklischen Werkzeug-Temperierung auf der K 2016

Mit einer Neuentwicklung für die partielle und zyklische Werkzeug-Temperierung sollen sich sichtbare Bindenähte und matte Höfe auf den Oberflächen vermeiden lassen. Außerdem sollen sich neue Möglichkeiten bei der Realisierung dünnwandiger Bauteile und Mikrostrukturen ergeben.

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Eine neuartige, sehr schnell und partiell arbeitende Temperierlösung für Spritzgießwerkzeuge, soll dabei helfen, Oberflächenfehler zu vermeiden und sehr geringe Wanddicken prozesssicher zu realisieren. Zum Vergleich: Der linke Bereich (Pfeil) des abgebildeten Eiskratzers wurde konventionell temperiert und zeigt eine Bindenaht; der rechte Bereich hingegen wurde mit dem Z-System gefertigt. (Bilder: Hotset)

Ähnlich wie in der Heißkanaltechnik wird das ‚Z-System‘als einbaufertige Komponente ins Werkzeug integriert.

Als Premiere zur K 2016 hat Hotset eine innovative Systemlösung für die gezielte partielle und zyklische Temperierung von Spritzgieß-Werkzeugen angekündigt, mit dem sich optisch einwandfreie Oberflächen und sehr dünnwandige Bauteile und filigrane Mikrostrukturen realisieren lassen. Der Anwender erhalte das System als individuell ausgelegtes und einbaufertiges System inklusive der darauf abgestimmten Regeltechnik. Formwerkzeuge bzw. Kavitäten lassen sich laut Anbieter damit punktuell oder bereichsweise erwärmen und abkühlen, wobei vor allem ein Leistungsparameter des Z-Systems Maßstäbe setze: Die Heizrate von 60 Kelvin pro Sekunde an der Werkzeugwand. Dieser Wert stelle eine echte High-Speed-Lösung sicher, mit der sehr schnelle Temperaturwechsel in kurzen Zyklen gefahren werden können.

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Schnelle und gezielte Temperierung

Abgesehen von der hohen Heizrate seien zwei weitere technologische Merkmale entscheidend für die Effizienz des Systems: Die linien- oder punktförmige dynamische Temperierung von kleinen Massen mit nur geringen Wärmemengen und die thermische Trennung innerhalb des Werkzeugs. Darüber hinaus könne die Heizleistung in einer detaillierten Parametrierung präzise auf die Geometrie des Bauteils und auf die Anforderungen des Produktionsverfahrens abgestimmt werden. Dabei komme die Beheizung nicht nur mit einem minimalen Energiebedarf aus, sondern ermögliche im Optimalfall sogar eine Absenkung der Grundtemperatur des Werkzeugs. Damit lasse sich die Zykluszeit beim Spritzgießen reduzieren, was einer Steigerung der Produktivität entspricht.

Das System besteht aus verschiedenen Hard- und Software-Komponenten und wird – ähnlich wie ein Heißkanalsystem – individuell ausgelegt und als einbaufertige Lösung für das Werkzeug bereitgestellt. Vor der Fertigstellung erhält der Anwender ein 3D-Modell des auf sein Werkzeug angepassten Z-Systems. Den Einbau kann er selbst vornehmen oder mit Herstellerunterstützung durchführen. Auf jeden Fall könne der Formenbauer von der Systemintegration über die Inbetriebnahme bis zur Anwenderschulung begleitet werden. Das gehöre zum All-inclusive-Paket und gewährleiste, dass der Anwender beim Systemstart nur noch der Menüführung am Touchscreen des Z-System-Controllers folgen müsse.

Entwickelt hat Hotset das System unter anderem in Zusammenarbeit mit dem Kunststoff-Institut Lüdenscheid. Primäres Ziel sei es gewesen, vorrangig den Spritzgießwerkzeug-Herstellern eine ebenso effiziente wie prozesssichere Komplettlösung zu bieten, mit der sich einerseits typische Oberflächenmakel an den Bauteilen wie Bindenähte, matte Höfe und Freistrahlbildung ausschließen lassen und andererseits besonders geringe Wanddicken (Dünnwandspritzguss) verwirklichen lassen. Inzwischen hat sich, so das Unternehmen gezeigt, dass sich mit dem Z-System auch der Durchfluss der Gießmasse an design-bedingten Engstellen erheblich verbessern lässt. Zudem eröffnet die Technologie völlig neue Perspektiven für die Abformung von Mikrostrukturen und Miniaturbauteilen.

Eine neue Generation

Mit dem Z-System werde eine flexibel einsetzbare Komplettlösung vorgestellt, die einige Probleme des Spritzgießens löst und offen sei für künftige Herausforderungen – etwa die Variantenfertigung immer kleinerer Losgrößen und den Trend zu immer kürzeren Produktlebenszyklen. Da das System im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen schneller sei, sich gezielt anwenden lasse und außerdem sehr energiesparend arbeite, sieht Firmenchef Ralf Schwarzkopf in dieser Innovation von Hotset „den technologischen Vorreiter einer neuen Generation von hochflexiblen, dynamischen Temperiersystemen“.

K 2016, Halle 1, Stand C10

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