Heißkanäle für die Medizintechnik

Heißkanäle für höhere Qualitätsansprüche

Medizintechnik verlangt Sicherheit und Wirtschaftlichkeit
Multi Shot-Düsen, geeignet beispielsweise für Hülsen und Kanülen, mit 2 bis 6 Anspritzpunkten können mehrere Formnester zu Clustern zusammenfassen.
Geringe Produktionskosten bei hoher Produktqualität und Prozesssicherheit sind die Kernforderungen an jede Fertigung im Umfeld der Medizintechnik. Dementsprechend sind im Spritzguss solide Lösungen gefragt, die auch unter Wirtschaftlichkeitserwägungen bestehen können.

Die Medizintechnik wird, vor allem in Osteuropa und Asien, in den nächsten Jahren überproportional wachsen. Gefordert werden hygienisch einwandfreie Produkte mit hoher Qualität und Zuverlässigkeit. Dies bedingt ein konsequentes Produktionsmanagement und den Einsatz hochwertiger Produktionsanlagen. Der Spritzguss, in dem ein großer Teil der medizintechnischen Artikel gefertigt wird, stellt entsprechende Lösungen bereit. Für optimale Anspritzpunkte empfiehlt Hasco Nadelverschlusssysteme seitliche Anschnitte, die neben Wartungsfreundlichkeit auch den Bedingungen von Reinraumanwendungen gerecht werden. Hochwertige Verarbeitung und Materialien sollen langlebige Lösungen, Prozesssicherheit und Produktqualität garantieren.

Vor allem in hochfachigen Werkzeugen kommt der Nadelverschluss zunehmend zum Einsatz. Gründe dafür sind die Forderungen der Hersteller nach verbesserter Prozesskontrolle, kürzeren Zykluszeiten und konstanter Produktqualität. Gleichzeitig sollen aber die Kosten Grund genug sein, eine Nadelverschlusslösung zu entwickeln, das die Vorteile eines High-End-Systems auf dem Preisniveau eines offenen Heißkanalsystems bietet. Diesem Anspruch gerecht werden will man mit der Baureihe Z3150 Valve Shot. Dieses Nadelverschlusssystem ermögliche eine optimale Prozesskontrolle. Gleichzeitiges Füllen aller Kavitäten und optimale Nachdruckübertragung seien ebenso gewährleistet wie die sichere Vermeidung von Fadenzug und Nachlaufen der Schmelze. Weiterhin garantiere die Konstruktion der Düse mit anschnittnaher Nadelführung und minimalen Nadelhub eine hohe Lebensdauer des Anschnitts. Gutes Farbwechselverhalten und schneller Materialaustausch sind weitere Forderungen der Branche, die mit einem gut durchspülten Kalottenraum erfüllt werden sollen. Bei dem vorderen Passdurchmesser von 10 Millimeter, Düsenkörper-Durchmesser von 16,5 Millimeter und abgestuften Düsenlängen von 80 bis 180 Millimeter, lassen sich vergleichsweise enge Nestabstände realisieren und ungünstig gelegene Anspritzpositionen erreichen.

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Wechselbare Heizungen und Thermofühler stehen für hohe Wartungsfreundlichkeit dieser Baureihe. Durch die flexible Lage des Heizungsabgangs lassen sich die Düsenkomponenten nach Ziehen der Formplatte auf der Maschine wechseln. Eine Demontage des Werkzeugs entfällt, Stillstands- und Wartungszeiten werden verkürzt. Ebenso sind die Nadeln ohne Demontage des Heißkanalverteilers von hinten einstellbar und auf der Maschine zu wechseln. Bei Bedarf lassen sich auch einzelne Kavitäten durch Blockieren der Nadeln in vorderer Endlage abschalten. Hier muss die Produktion trotz einer defekten Düse nicht zwingend unterbrochen werden. Standardmäßig werden die Düsen in Verbindung mit den pneumatischen Nadelventilen Z10750 als Einheit geliefert. Alternativ sind hydraulische oder elektrische Antriebe möglich. Auch Plattenantriebe oder modulare Nadelpakete sind möglich.

Was in normalen Produktionsumgebungen problemlos funktioniert, stößt im Reinraum oft an seine Grenzen. Entscheidend für die Reinraumtauglichkeit eines Heißkanalsystems mit Nadelverschluss ist primär der Nadelantrieb. Das elektromagnetische Nadelverschlusssystem ist häufig die optimale Lösung für reine Produktionsumgebungen und jegliche Art von Reinraumanwendung. Die Betätigung der Antriebseinheit ist rein elektrisch, Öl oder geölte Luft sind nicht im Spiel. Leckagen oder Verschmutzung der produzierten Teile sind ausgeschlossen. Die Formwartung vereinfacht sich erheblich. Kontaminationen von Reinräumen durch Ölleckagen können nicht auftreten. Der Einbau des Nadelventils in die Form ist sehr einfach und deutlich kostengünstiger als die Installation konventioneller Nadelantriebe zu realisieren.

Neben vollelektrischen Maschinen sind zunehmend elektromotorische Antriebe im Einsatz, auch zur Ansteuerung von Nadelverschlusseinheiten. Die ständige Soll-/Istwert-Abfrage der Motoren gewährleistet die optimale Prozesskontrolle, hohe Reproduzierbarkeit und Positionierung. Gerade die Feinjustierung der Verschlussnadeln ist ein wichtiger Faktor für die Qualität des Anschnitts. Für alle Anwendungen in den Bereichen Medizintechnik und Lebensmittelindustrie kommen diese sauberen, schnellen und effizienten Motoren zum Einsatz. Je nach Anwendung werden zwei oder vier Servomotoren mit einem Montageblock formschlüssig am Werkzeug montiert. Die Kugelumlaufspindel ist zum einen über eine Kupplung mit der Motorwelle verbunden, zum anderen in einer Kugelumlaufbuchse eingesetzt. Die Kugelumlaufbuchse ist fest zwischen den verlängerten Nadelverschlussplatten eingebaut. Die rotatorische Bewegung der synchron arbeitenden Motoren sorgt dafür, dass die Kraft über die Spindel übertragen und in eine lineare Bewegung umgesetzt, das Plattenpaket vor oder zurück bewegt wird.

Medizintechnik heißt häufig auch: Miniaturisierung von Produkten. Dementsprechend sollen die Heißkanaldüsen der Baureihe Z3240 Compact Shot mit ihren geringen Einbaumaßen Anspritzpositionen am Kunststoffartikel ermöglichen, die mit Düsen üblicher Abmessungen nicht zu erreichen sind. Aufgrund des homogenen Temperaturprofils und der hohen Druckbeständigkeit lassen sich damit laut Anbieter neben Polyolefinen und Styrolen auch andere gängige Kunststoffe im Bereich Medizintechnik prozesssicher verarbeiten. Der Passdurchmesser der vorderen Düsendichtung beträgt sieben Millimeter, der minimale Kopfdurchmesser 18 Millimeter, der sich bei Bedarf auf 16 Millimeter verringern lässt, um besonders kleine Formnest-Abstände zu ermöglichen. Hohe Wartungsfreundlichkeit sei durch wechselbare Spitzen, Heizungen und Thermofühler sichergestellt. Eine neuartige, vorkonfektionierte Steckverbindung ermöglicht den Tausch der Heizung ohne Demontage der Elektrik. Dazu wird optional eine Frontmontage angeboten, sodass die komplette Düse auf der Maschine gewechselt werden kann. Eine Demontage des Werkzeugs entfällt auch hier mit entsprechend verkürzten Stillstands- und Wartungszeiten.

Dank einer speziellen Konstruktion der Düsenspitze bleibe bei einem Hub von maximal drei Millimeter die Nadel immer in der Führung. Somit werde der Verschleiß an Nadel und Nadelführung minimiert, die, die Lebensdauer des Anschnitts deutlich verlängert und kostspieliges Nacharbeiten der Einsätze vermeidet. Die Nadel, ein einfach austauschbares Normteil, ist im Plattenpaket schwimmend gelagert, um die Wärmeausdehnung des Heißkanals auszugleichen. Das senkt die radiale Belastung der Nadel und verringert das Risiko eines Nadelbruchs. Vorzugsweise geschieht der Nadelantrieb über ein Plattenpaket, das ein eigens entwickelter Kurzhubzylinder – hydraulisch oder pneumatisch betätigt – steuert. Dieser Zylinder lässt sich mit dem Adapterstück einfach mit dem Antriebsplattensatz verbinden. Alternativ sind auch bei dieser Konstellation beide Varianten elektrischer Antriebe einsetzbar.

Es geht noch kompakter

Auf die seitliche Anspritzung und den Einsatz mit Polyolefinen wurde die Düsenreihe Multi Shot Z10440 optimiert. Bei der Entwicklung dieser Heißkanaldüse standen, so der Hersteller, der servicefreundliche und kostengünstige Aufbau der Düse sowie die einfache Montage und Konstruktion des Werkzeugaufbaus im Vordergrund. Typische Artikel sind Hülsen und Kanüle. Zwei, vier oder sechs Anspritzpunkte bieten die Möglichkeit, die Formnester wirtschaftlich in Clustern zusammenzufassen, was das Design von hochfachigen Werkzeugen deutlich vereinfacht. Durch die modulare Gestaltung entfällt die Teilung der Formeinsätze, was die Montage erheblich vereinfacht. Ermöglicht wird das mit einer patentierten, segmentartigen Befestigung mit gleichzeitiger Arretierung. Spitze und Überwurf sind in einem Segment zusammengefasst und können so einfach montiert und demontiert werden. Der Tausch der einzelnen Düsenspitzen ist auch im kalten Zustand auf der Spritzgießmaschine möglich. Wenn nötig, können einzelne Kavitäten mit einem „Blindsegment“ versehen und die Produktion aus den restlichen Formnestern störungsfrei ohne Sortieraufwand sichergestellt werden.

Die Kompensation der Längenausdehnung erfolgt im Düsenkopf, sodass ein zentrischer Sitz der Düsenspitzen im Anschnitt, unabhängig von der Verarbeitungs- und Werkzeugtemperatur sichergestellt sei – eine Voraussetzung bei hohen Ansprüchen an Prozesssicherheit und Qualität des Anspritzpunktes. Diese Düsen oder Systeme lassen sich ohne besondere Richtlinien Aufheizen und Anfahren.

Für die konstruktive Vielfalt stehen verschiedene Düsenlängen, abgestimmt auf Standard-Plattendicken zur Auswahl. Beim Einsatz in Verbindung mit Verteilerbalken lassen sich je nach Anwendung die Düsenkörper auch direkt unter den Verteilerblock montieren. Geringe Schmelzevolumen in der Düse und einen nicht geteilten Massestrom in der Düsenspitze sind die Voraussetzungen für die guten Erfahrungen beim Farbwechsel.

Die Medizintechnik stellt hohe und teil konträre Anforderungen an die Formenbauer. Sie unter einen Hut zu bringen, erfordert einiges Wissen: Fast immer eine Rolle spielt die Wahl des richtigen Heißkanalsystems, um einerseits die Qualitätsansprüche sicher zu erfüllen und andererseits die Kosten im Griff zu behalten. Ein genauerer Blick auf die zur Verfügung stehenden Technologien kann zu besseren Lösungen führen, die sich auch in den Stückkosten auswirken.

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