Komplexe Werkstoffkombinationen

Erfolgsfaktoren im Mehrkomponentenspritzguss

Spritzgießer, die auch Formen konstruieren und bauen können, bieten ihren Kunden aufgrund kurzer Wege und weniger Schnittstellen mitunter einen erheblichen Mehrwert. Kommt vertieftes Prozess-Werkstoff-Know-how dazu, lassen sich in der Zusammenarbeit neue Lösungen entwickeln und schneller umsetzen. Das gilt speziell für das Mehrkomponenten-Spritzgießen und das Verarbeiten spezifisch zugeschnittener Werkstoffe.

Hier findet sich Produktions-Know-how in Reihe: Das neue, rund 1000 Quadratmeter große Werkzeuglager dient der sicheren und klimaoptimierten Aufbewahrung "bis zum nächsten Schuss".

Modernes Equipment wie ein Maschinenpark mit mehr als 70 Spritzgießaggregaten unterschiedlicher Schließkraftklassen mit umfangreicher Automatisierungstechnik bis zur Fertigungszelle - an der Spitze mit 16 000 Kilonewton - sind eine Voraussetzung für das Realisieren effizienter, hochqualitativer Produkte und Prozesse. Um die Leistungsfähigkeit eines solchen Anlagenparks auszuschöpfen, sind jedoch integrierte Prozesse von der Artikelkonstruktion über Formenbau und Werkstoffwahl bis zu Post-Production und Services erforderlich.

Im Fall der Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik, also dem Spritzgießen von Produkten aus mehreren verschiedenen Kunststoffen, ist vor allem die Haftung zwischen den Komponenten entscheidend. Hewi kombiniert in erster Linie olefinische Hartkomponenten wie Polypropylen mit und ohne Mineralverstärkung mit Weichkomponenten, die bei geeigneter Temperaturführung sehr gute Haftung zur Hartkomponente erreichen. Dazu zählen SEBS- und PP/EPDM-Typen in unterschiedlichen Härtegraden. Die Haftung ist bei korrekter Werkzeug- und Prozessauslegung so stark, dass im Schälversuch eher die Weichkomponente reißt als die Hart-Weich-Verbindung. Für Hartkomponenten wie Polyamid reichen die genannten Maßnahmen allein nicht aus um ausreichende Haftung zu erzielen. Hierzu müssen speziell modifizierte Weichkomponenten eingesetzt werden, die eine stoffschlüssige Bindung ermöglichen.

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Trotz ausgereifter Simulation von 2K-Teilen ist Erfahrung erforderlich, um die Ergebnisse korrekt interpretieren zu können. © HEWI

Mit dieser Technologie sind auch Verbindungen beispielsweise zwischen Polyamid und Polyurethan möglich, wenn auch die Haftung nicht das Niveau der Polyolefine erreicht.

Erfolgsfaktor Formenbau
Als kritisch kann sich bei bestimmten Werkstoffkombinationen die Bauteil-Konstruktion erweisen: Die Schwindung beider Komponenten ist in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Geometrien zu berücksichtigen. Hier zählen neben rheologischen Fließ- und Füllberechnungen auch heute im besonderen Maße Erfahrungswerte, da die in üblichen Verfahren erzielten Ergebnisse ansonsten falsch interpretiert werden können. Da der eigene Formenbau in frühen Phasen der Projekte eingebunden ist, lassen sich drohende Probleme frühzeitig erkennen und vermeiden. Spezialisierte externe und in die Hewi-Werknorm eingebundene Formenbauer beschleunigen mit ihren Kapazitäten vor allem große und komplexe Projekte. Dazu gehört unter anderem die Auslegung und gezielte Balancierung der Heißkanalsysteme oder auch das Beschichten einzelner Formkomponenten bei schwierigen Entformungssituationen und/oder verschleißträchtigen Materialien. Da auch andere Abteilungen wie Materialentwicklung, Verfahrenstechnik und Musterungsabteilung in Neuprojekten an Bord sind, ergeben sich kurze Projektlaufzeiten bei möglichst optimalen Produkten und Produktionsprozessen. Die werden nach Start der Null-Serie gegebenenfalls weiter optimiert, um die Serienproduktion prozesssicher und wirtschaftlich zu gestalten.

Bei intelligenter Werkstoffwahl und Prozessführung lassen sich im 2K-Spritzgießen auch zwischen verstärkten Hart- und verschiedenen Weichkomponenten sehr hohe Haftungswerte erreichen. © HEWI

Sicherheit ist auch das Gebot, wenn es die wichtigste Produktionskomponente - die Spritzgießform - zu lagern gilt. Denn hier handelt es sich in der Regel um Kundeneigentum. Zwischen der Produktion von Chargen oder nach Ende der Serie werden die Werkzeuge professionell gepflegt, konserviert und einsatzbereit gehalten. So ist auch die Ersatzteilproduktion für den Kunden sichergestellt. Das spezielle Werkzeuglager, Baujahr 2019, ist mit konstanter Temperatur dank Fußbodenheizung, optimalen Ein- und Auslagerungsprozessen sowie mit einem über das BDE-System abgebildeten Lebenslauf der sichere Aufbewahrungsort für diese wichtige Technikkomponente.

Werkzeugkonzept mit Augenmaß
Um die Produktionskosten produkt- und stückzahlabhängig zu senken, kann das Unternehmen zwischen verschiedenen 2K-Technologien wählen: Schwerpunktmäßig werden auf den Spritzgießmaschinen Indexplatten eingesetzt, aber auch Umsetztechnik, Drehteller, das Core-back-System oder das Intervall-Spritzgießen sind möglich - das Ganze auch in oberen Größenordnungen mit Werkzeuggewichten bis 6 Tonnen.

Automatisierung ist kein Selbstzweck: Deren Konzeption unterliegt einer Fülle von Anforderungen. © HEWI

Vor dem Hintergrund der traditionellen Hewi-Produkte - Möbel-und Türbeschläge mit hochwertigen Oberflächen und sehr großen Stückzahlen - ist das Thema Automatisierung beim Spritzgießen Teil nahezu jeden Projekts. Vom flexibel einsetzbaren 6-Achs-Roboter über kamerabasierte Prüfvorgänge bis zur automatisierten Verpackungstechnik lassen sich - bedarfsabhängig - verschiedene Technologien nutzen.

Hygiene-Lösungen nicht erst seit Corona
Einen Kompetenzcluster zu betreiben bedeutet, schneller handlungsfähig und lösungsorientiert arbeiten zu können. Speziell bei Mehrkomponenten- aber auch bei Einkomponententeilen bietet die Werkstoffwahl vielerlei Einflussmöglichkeiten auf die Produktgestaltung. So kann Hewi sämtliche Werkstoffe auf der Spritzgießmaschine nahezu beliebig einfärben, ohne auf hochpreisige Farbcompounds zurückgreifen zu müssen. Farbkonzentrate werden auf der Maschine zudosiert. Die Bestimmung der Farbwerte und der Bewitterungseigenschaften ist möglich.

Produkten zusätzliche Eigenschaften verleihen, Beispiel antimikrobielle Oberflächen: Der Einsatz von Silber liefert die mit Abstand besten Ergebnisse wie der Verlauf der bakteriellen Belastung bei Einsatz von active+ (unten) zeigt. © HEWI

Neben der Farbe lassen sich den Produkten ganz andere Funktionen verleihen. Aktuelles Beispiel in Corona Zeiten: Mit der speziellen Rezeptur Hewi active+ aus Farbpigmenten, elementarem Silber und ionischem Silber erhalten Bauteile eine antimikrobiell wirksame Oberfläche, die der Besiedlung durch Bakterien und Pilzen entgegenwirkt. Vom Einkaufswagen über den Türgriff bis zum Lenkrad im Leihwagen können Oberflächen geschützt werden.

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