IsoWe - Das neue isolierte Werkzeugkonzept für Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere und Druckguss

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1 Pressemitteilung Faszination Formenbau ein neues Konzept für eine gute Zukunft im Formenbau. IsoWe - Das neue isolierte Werkzeugkonzept für Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere und Druckguss Isolierte Formeinsätze reduzieren den Temperieraufwand und verbessern die Wirkung mit hoher Energieeffizienz und sind schnell im Prozess. Eine konsequente, mittige Zentrierung aller Einsätze, Formplatten und Formhälften zueinander ermöglicht eine hohe Genauigkeit. Die innovative Gestaltung des Auswerferrahmens führt zu einer maximalen Abstützung der Formplatte und reduziert so die Durchbiegung. Das Anguss-System optimiert die Scherung bei der Füllung und ermöglicht so optimale Oberflächen und einen geringen Verzug. Welche Potentiale gibt es heute im Formenbau, um mit einer besseren Bauteilqualität, kürzeren Zykluszeiten, kürzeren Bauzeiten für das Werkzeug und einer definitiven Prozesssicherheit für den Spritzgießer eine bessere Positionierung im Markt zu erreichen? Der Endkunde wünscht ein kostengünstiges, technisch und optisch einwandfreies Spritzgussteil. Wer diese Anforderung im Netzwerk der Lieferanten erfüllen kann und dabei sein eigenes Unternehmen auf eine gesunde Basis stellt, wird dauerhaft für seine Kunden interessant sein Die derzeit oft geforderten Billigwerkzeuge ohne Betrachtung der Folgekosten bieten bei einer langfristigen Erfassung der Kosten keine nachhaltige Perspektive. In Folge dieser kurzsichtigen Handlungsweise zeichnet sich bereits ein enormer Nachholbedarf an Ersatzwerkzeugen ab, denn Einsparungen am Werkzeug zahlen sich nicht aus! Der Schaden dieser Vorgehensweise ist für das jeweilige Unternehmen und für die Volkswirtschaft beträchtlich. Hier ist eine ganzheitliche Betrachtung dringend erforderlich! Das vom Konstruktionsbüro entwickelte neue isolierte Werkzeugkonzept IsoWe bietet die Grundlage für einen ganzheitlichen Ansatz mit entsprechenden Vorteilen für Effizienz in den Bereichen Kosten, Zeit, Qualität und Energiebedarf.

2 Effizienz beginnt in der Produktentwicklung Die erforderliche konsequente und qualifizierte Vorgehensweise beginnt bereits in der Produktentwicklung des Kunststoffteiles mit einer anwendungsorientierten Spritzgießsimulation unter Einbeziehung der späteren Werkzeugtemperierung mit Verzugsdarstellung. Simulation der Temperierung in der Produktentwicklung Die anschließende Optimierung auf der Grundlage der Simulation und, falls erforderlich, einer zusätzlichen FEM-Berechnung, stellt sicher, dass das bestmögliche Ergebnis bezüglich der Artikelgeometrie überhaupt erreichbar ist. Frühzeitig wird ein erstes Werkzeugkonzept mit den Trennungen am Bauteil und den daraus resultierenden Entformungsschrägen erstellt. Jetzt kann der Artikel auf Mitte Toleranz fertig konstruiert werden. Somit kann der Datensatz der Konstruktion bis zur Endkontrolle des gefertigten Bauteiles der Gleiche bleiben.

3 Erfassen Sie Ihre kompletten Projektkosten langfristig, und Sie werden nicht selten erhebliche Einsparspotentiale erkennen und nutzen wollen. Es wird ersichtlich, dass der heutige Produktentwickler ein gutes Werkzeugwissen benötigt oder sich als Dienstleistung zukaufen muss. Das Konstruktionsbüro bietet die entsprechenden Dienstleistungen separat oder als Komplettdienstleistung an. Um sonst unvermeidbare Folgekosten zu sparen (siehe Diagramm), muss also in der Produktentwicklung je nach Aufgabenstellung etwas mehr investiert werden als bisher üblich. Darstellung der Projektkosten Mit dem Ergebnis aus der Simulation, eventuell sogar einer simulierten Negativkorrektur, oder bei glasfaserverstärkten Bauteilen mit einer Aufmaßbestimmung, geht man in die Werkzeugkonstruktion. Zu diesem Zeitpunkt hat man bereits alle Vorgaben hinsichtlich Anspritzung, Temperierung und Trennungen vorliegen und kann sehr schnell vorgehen. Darstellung Projektzeitbedarf Die vorgehend beschriebene Vorgehensweise ist zu empfehlen, um nachfolgend bei einer Umsetzung im Werkzeugkonzept IsoWe alle Vorteile nutzen zu können.

4 Das individuelle Normalienprogramm IsoWe Das individuelle Normalienkonzept wird durch den Projektpartner Nonnenmann GmbH vertrieben. Für die Definition der erforderlichen Normalie wird derzeit ein Internettool entwickelt, welches es dem Konstrukteur ermöglicht, anhand von Fragestellungen und entsprechenden Antworten über die Nestzahl, gewünschte Werkstoffe, Artikelgröße usw. die Normalie vorzudefinieren. Auf Grund dieser Informationen erstellt sich die Normalie und wird dargestellt. Daraufhin kann die Dimensionierung geprüft oder wieder geändert werden, um z. B. für einen Schieber mehr Platz vorzusehen. Für Sonderlösungen steht Ihnen ein qualifizierter Dienstleister zur Seite. Isolierte Formeinsätze eröffnen neue Temperiermöglichkeiten Bisher versuchte man das ganze Werkzeug so zu temperieren, dass sich ein stabiles Temperaturniveau über das ganze Werkzeug einstellt. Das urheberrechtlich vom Konstruktionsbüro Hein geschützte Werkzeugkonzept IsoWe beschränkt sich auf die Temperierung der Formeinsätze und weitere konturgebende Bauteile des Werkzeuges, die gegen das umgebende Werkzeug isoliert sind. Von der konventionellen Temperierung bis zur zyklusabhängigen Temperierung kann hier individuell komfortabel temperiert werden. Die Formeinsätze sind umlaufend mit Luft isoliert. Über eine Nut-Feder-Verbindung aus Stahl oder Keramik sind sie zentriert. Die unter dem Einsatz erkennbare isolierte Einsatzhalteplatte dient der Zuführung des Temperiermediums. Die Formeinsätze und der Formträger sind gegen das restliche Werkzeug über eine hochfeste Wärmedämmplatte isoliert. Deutlich schneller und mit weniger Energie im Prozess Die hier dargestellte Anwendung zeigt in der Praxis, dass man nicht nur mit einem Bruchteil des Energiebedarfes auf Prozesstemperatur ist, sondern man dieses Ziel mit IsoWe bereits in 9 min. erreicht statt in 30 min. beim konventionellen Werkzeug.

5 Gegenüberstellung der Aufheizphase bei 75 C und bei 160 C Werkbild Single / Durotherm Gegenüberstellung des Energieverbrauchs. IsoWe- Werkzeuge benötigen beim Aufheizen für die vorliegende Anwendung ein Zehntel bis ein Zwanzigstel der Energie. Hohe Genauigkeit durch konsequente, mittige Zentrierung aller Einsätze, Formplatten und Formhälften zueinander Das individuelle Normalienkonzept, welches durch die Fa. Nonnenmann vertrieben wird, ermöglicht die unterschiedlichsten Konstellationen von einer Kavität in einem isolierten Formeinsatz bis hin zu vielen kleinen Kavitäten in einem oder mehreren Formeinsätzen. Bei großen Bauteilen kommt es oft dazu, dass nur die Seite mit den Formkern in einem isolierten Einsatz liegt und auf der Gesenkseite die ganze Formplatte ohne Formeinsatz isoliert ist. So individuell die Anwendbarkeit ist: Was gleich bleibt, ist die thermische Isolierung gegen den Rest des Werkzeuges und die konsequent mittige Zentrierung. Sie ermöglicht, dass die Vorlauftemperatur des Formkerns entsprechend den Anforderungen geringer sein darf als auf der Gesenkseite. Bedenkt man, wie schnell das Bauteil auf den Kern aufschwindet,

6 so kann man sich vorstellen, wie wenig die Gesenkseite zum Energieaustrag der eingespritzten Kunststoffmasse beiträgt. Umso wichtiger ist eine angepasste Temperierung und eine möglichst homogene Formoberflächentemperatur oberhalb der Vorgaben des Rohstoffherstellers. Die möglicherweise unterschiedlichen Wärmeausdehnungen können durch die mittige Zentrierung aller Komponenten weitestgehend kompensiert werden. Hohe Standzeit und geringe Formdurchbiegung durch passendes Auswerferplattensystem Die funktionsbedingte Form der Auswerferplatten lässt nur noch geringe Abstände im abstützenden Auswerferkasten zwischen den sich ergebenden Auflagen zu. Auch die oft verwendeten Angstsäulen, die meistens ohnehin mit einem zu kleinen Durchmesser und nur aus unzureichend ausgeführt wurden, können entfallen, wenn die Zwischenplatte entsprechend dimensioniert wurde. Die innovative Gestaltung des Auswerferrahmens führt zu einer maximalen Abstützung der Formplatte und reduziert so jegliche Durchbiegung. Die häufige Gratbildung aufgrund von Durchbiegungen im Werkzeug gehört somit der Vergangenheit an. Mehrfachnutzung der Stammform mit hoher Präzision Sicherlich ist das für den aktuellen Trend zur Modellvielfalt mit geringeren Stückzahlen eine interessante Perspektive. In der nachfolgenden exemplarischen Darstellung sind die spritzseitigen Einsätze dargestellt. Man erkennt die in der Standardversion auf der Rückseite eingefrästen Aussparungen für die verlängerte Einsatzhalteplatte, die ebenfalls thermisch isoliert ist. Für den Prototypenbau werden die Einsätze von der Trennebene herausnehmbar über je 2 Spannriegel fixiert. Sie nutzen die präzise Zentrierung und haben eine einfache und schnelle Wechselmöglichkeit.

7 IsoWe -Anguss-System Für den Kaltkanalbereich (Thermoplaste) und für andere Anwendungen (Duroplaste / Elastomere) wurde ein passendes Anguss-System erarbeitet. Eine Ausführung des Verteilereinsatzes, den Sie in verschiedenen Größen und Ausführungen erhalten können, ist nachfolgend dargestellt. Er verzichtet auf die mittlere Angusskralle, setzt dafür zwei außermittige Krallen und sieht zwingend einen Totkanal (Pfeil) für den kalten Propfen vor. Im Anschluss daran wurde ein spezieller Angusseinsatz für die Tunnelanbindung erstellt. Dieser wurde rheologisch optimiert und kombiniert den Stauboden mit einem sanften Übergang auf eine fast kreisrunde Anbindung am Artikel. Durch die spezielle Übergangskontur ergeben sich keine Messerkanten quer zur Fließrichtung und so ist bei Einhaltung des richtigen Angussdurchmessers (Tabelle wird erstellt) die Scherung im Kunststoff so gering wie nur möglich. Für Werkstoffe, die Scherung benötigen, sind andere Geometrien im IsoWe -Programm. In Kombination mit speziellen gegen Abrasion hochbelastbaren Stählen sind auch Lösungen für hochverstärkte Werkstoffe über 50% GF verschleißarme Lösungen im Programm. Das ganze Tunnelangussprogramm ist auch als Elektrode bei der Fa. Nonnenmann erhältlich. In weiteren Ausführungen werden die Angusseinsätze geschraubt, geklemmt und / oder temperiert. Fehlerquellen reduzieren und in Zukunft noch günstiger produzieren Nutzt man das Werkzeugkonzept IsoWe des Konstruktionsbüro in Verbindung mit der Spritzgießsimulation und der sinnvollen Sensorik im Werkzeug zum Einstellen des Spritzgießprozesses, so wird ein Standard festgeschrieben, der kaum noch Fehlerquellen zulässt. Energie und Zeit sind zukünftig noch teurere Faktoren in der Kalkulation von Spritzgießwerkzeugen, Presswerkzeugen, Druckgusswerkzeugen und Gummiformen. Das neue Werkzeugkonzept ist daher mit Sicherheit eine gute Investition in die Zukunft. Ansprechpartner für weitere Informationen: Konstruktionsbüro Konstruktionsbüro Rudolf Hein; Henrik Bertel +49 (0) info@kb-hein.de Nonnenmann GmbH Karl Nachtrieb +49 (0) karl.nachtrieb@nonnenmann-gmbh.de