Variotherme Werkzeugtemperierung

Meinolf Droege,

In der Wärme liegt die Kraft

Variotherme Temperierung von Spritzgießwerkzeugen ist ein Weg, um Probleme wie sichtbare Bindenähte, ungenügende Ausbildung feiner Oberflächenstrukturen, matte Stellen oder nicht prozesssichere Ausformung filigraner Geometrien zu lösen. Mit der optionalen Einbindung des besonders schnell arbeitenden Z-Systems in die Spritzgießmaschinen-Steuerung bietet Engel nun einen wichtigen Schritt der Prozessintegration an. Im Gespräch erklären Hotset-CEO Ralf Schwarzkopf und Engel Deutschland Geschäftsführer Rolf Saß die Hintergründe.

Die variotherme Temperierung Z-System steht optional ab sofort auf allen Engel-Spritzgießmaschinen zur Verfügung, die mit einer CC300-Steuerung arbeiten. Am Bedienpanel kann der Anwender alle erforderlichen Parameter für die Werkzeugtemperierung wählen. © Engel

In welcher Gestalt und welchen Varianten bieten Sie das Z-System derzeit an?

Ralf Schwarzkopf: Das System ist sehr flexibel und wir konfigurieren es jeweils kundenspezifisch so, dass es sich kompakt und mit geringem Aufwand in das Werkzeug einfügt – ähnlich einem Heißkanalsystem. Bereits während der Konstruktion können wir seine Auslegung und Integration in den Datensatz des Werkzeugs einbringen, wobei wir dank thermischer Simulationen schon früh mit hoher Genauigkeit vorhersagen können, welche Temperaturen an den Wänden der Kavitäten herrschen werden. Da wir zudem den Einbau und die Inbetriebnahme begleiten, erhält der Kunde stets ein Rundum-Sorglospaket. Im besonderen Maße gilt dies nun für die neue maschinenintegrierte Variante des Z-Systems wie wir sie in Kooperation mit dem Spritzgießmaschinenbauer Engel realisieren.

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Herr Saß, welche Spritzgießmaschinen von Engel verfügen denn bereits über diese zusätzliche Option?

Beim konventionell spritzgegossenen Gehäuseteil (links) bleibt eine Bindenaht sichtbar und die dünnwandige Passage ist „gerissen“; das mit dem Z-System abgeformte Gehäuse (rechts) hat hingegen eine makellose Oberfläche, auf der sich auch Mikrostrukturen abbilden lassen. © Hotset

Rolf Saß: Unabhängig von Maschinen-Baureihe und Antriebstechnik bieten wir das Z-System ab sofort für alle Spritzgießmaschinen unseres Portfolios an, die mit einer CC300-Steuerung, also unserer aktuelle Steuerungsgeneration, arbeiten. Sie zeichnet sich durch intuitive Bedienung und klare Menüführung aus und ermöglicht die smarte, effiziente Navigation durch komplexe Fertigungsprozesse.

Und wie interagiert das Z-System mit der Steuerung der SGM im Einsatz?

Engel Deutschland Geschäftsführer Rolf Saß: „Mit dem Z-System erhalten die Anwender unserer Spritzgießmaschinen eine einfache Plug-and-Play-Lösung zur Vermeidung von Bindenähten und matten Höfen – ohne dass Sie in eine zusätzliche Steuerung investieren müssen.“ © Engel

Rolf Saß: So wie es der Anwender vomEinsatz zusätzlicher Druck- oder Temperaturfühler kennt, ist das Z-System-Werkzeug in den Funktionsumfang unserer Spritzgießmaschine integriert. Beim Rüsten des Werkzeugs wird automatisch der prozessspezifische Einstelldatensatz übernommen, in dem ja sämtliche relevanten Temperatur- und Zeitparameter hinterlegt sind. Auf einer eigenen Z-System-Seite am Touchscreen der CC300 sieht der Anwender alle erforderlichen Parameter und kann auswählen. Er muss also weder zusätzliche externe Geräte zur Hilfe nehmen noch zur Rückseite der Maschine gehen, um dort Justierungen am Z-System vorzunehmen. Alle ausgewählten Werte werden zudem im Produktionsdatensatz gespeichert. Damit stehen sie sofort abrufbereit zur Verfügung, sobald das Werkzeug erneut auf die Maschine kommt.

Warum haben Sie sich als Maschinenbauer für die Integration des Z-System von Hotset entschieden?

Rolf Saß: Unsere beiden Unternehmen verbindetbereits seit vielen Jahren eine sehr lebhafte Kooperation. Und da wir bei der Thematik „Vermeidung von Bindenähten“ das gleiche Ziel verfolgen, war es für uns ein wichtiges Anliegen, auch in diesem Bereich zusammenzuarbeiten. Zudem fokussieren wir ja als Maschinenbauer stets zwei – mitunter gegenläufige – Entwicklungslinien: Einerseits versetzen wir unsere Kunden in die Lage, die kontinuierlich steigenden Qualitätsanforderungen an Sichtbauteile aus Kunststoff zu erfüllen; andererseits müssen wir den Anwendern unserer SGM Möglichkeiten bieten, mit denen sie ihre Verarbeitungsprozesse effizienter und wirtschaftlicher gestalten können. Aus unserer Sicht gelingt dieser Spagat mit dem Z-System besonders gut.

Hotset-CEO Ralf Schwarzkopf: „Denn mit der sehr schnellen Aufheizung von 60 Kelvin pro Sekunde und hohen Abkühlraten von etwa 30 Kelvin pro Sekunde lassen sich hochdynamische Werkzeugtemperierungen realisieren, ohne dass sich die Zykluszeit verlängert.“ © Hotset

Ralf Schwarzkopf: Vor allem, weil diese High-Speed-Lösung mit ihrer gezielten partiell-dynamischen Temperierung über die Verbesserung der Teilequalität hinaus auch einen zentralen Beitrag leistet für die Optimierung des gesamten Spritzgießprozesses. Denn mit der sehr schnellen Aufheizung von 60 Kelvin pro Sekunde und hohen Abkühlraten von etwa 30 Kelvin pro Sekunde lassen sich hochdynamische Werkzeugtemperierungen realisieren, ohne dass sich die Zykluszeit verlängert. Da diese schnellen Temperaturwechsel zudem mit einem durchschnittlichen Energieverbrauch von nur etwa 100 Watt pro Stunde erzielt werden, ist das Z-System eine überaus energieeffiziente Lösung.

Können Sie das als Maschinenbauers aus Ihrer Praxis bestätigen, Herr Saß?

Rolf Saß: Ja, unbedingt. Nicht nur die Energieeffizienz der Werkzeugtemperierung verbessert sich messbar, auch der Ausstoß steigt, da sich im Vergleich zur klassischen variothermen Temperierung erheblich kürzere Zykluszeiten erreichen lassen. Es gibt zum Beispiel keine Einspritzverzögerung mehr bis zum Erreichen der Zieltemperatur an der Kavitätswand.

Höhere Energieeffizienz, bessere Oberflächen und mehr Produktivität – lässt sich das in der Praxis des Spritzgießers erreichen?

Im Systemcenter für Industrielle Temperiertechnik (SIT) kann die variotherme Temperierung als Stand-alone- und Nachrüstlösung kundenspezifisch getestet werden, aber auch als vollintegrierte Variante in einer 800-Kilonewton-Maschine von Engel. © Hotset

Rolf Saß: Das ist de facto so! Mit dem Z-System erhalten unsere Kunden eine einfache Plug-and-Play-Lösung zur Vermeidung von Bindenähten und matten Höfen – ohne dass Sie in eine zusätzliche Steuerung investieren müssen. Das ist also ein deutlicher Mehrwert! Und angesichts der zunehmenden Komplexität der Produktionsprozesse in der Kunststoffverarbeitung steigern die Anwender mit diesem praktischen Beitrag zur Simplicity – so nennen wir bei Engel diesen Trend – ihre Wettbewerbsfähigkeit.

Das klingt vielversprechend. Welche Möglichkeiten haben denn Interessenten, das Z-System zu begutachten und zu testen?

Ralf Schwarzkopf: Dafür haben wir in Lüdenscheid vor einigen Monaten dasSystemcenter für Industrielle Temperiertechnik, das SIT, eröffnet. Diese Einrichtung ist ein Ergebnis unserer Kooperation mit Engel und gibt Spritzgießern, Werkzeugbauern sowie Qualitäts- Prozessoptimierern viel Spielraum, um sich von der Leistungsfähigkeit des Z-Systems zu überzeugen. Es steht hier sowohl als integrierte Systemlösung in einer Engel-Maschine zur Verfügung als auch als separates System mit externer Steuerung. Dabei können die konkreten Testbedingungen oder weiterführende Szenarien je nach Anwendungsfall abgesprochen werden. Kürzlich erst wurden im SIT beispielsweise die Auswirkungen des Z-Systems beim Einsatz teilkristalliner Werkstoffe getestet – mit erstaunlichen Ergebnissen.

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