Fokus. Mikro-Spritzgießen. Effiziente Lösungen für anspruchsvolle Aufgaben.

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1 Fokus Mikro-Spritzgießen Effiziente Lösungen für anspruchsvolle Aufgaben

2 Auf einen Blick Beispiel Uhrenindustrie: ARBURG hat von der modularen Standardmaschine bis hin zu individuellen Systemlösungen für Mikrobauteile ein durchgängiges Produktportfolio. Die Herstellung von Mikrobauteilen mit Gewichten unter einem Gramm ist heute dank unserer modularen ALLROUNDER Stand der Technik. Und das qualitativ gleichbleibend hochwertig in Serie, ohne auf teure und aufwendige Spezialmaschinen zurückgreifen zu müssen. Ihre Produktion bleibt so wie auch unsere ALLROUNDER offen für eine Vielzahl weiterer Anwendungen. Unser Angebot reicht von Schnecken mit 15 bzw. 12 mm Durchmesser über spezielle Mikrospritzeinheiten und -modulemit 8-mm-Einspritzschnecke für kleinste Schussgewichte bis hin zu Ihrer individuellen Systemlösung für Mikrobauteile. Eine homogene Materialaufbereitung nach dem First-in-first-out- Prinzip sowie eine hohe Reproduzierbarkeit sind bei uns selbstverständlich! Spezielle Ausstattung zum Mikro-Spritzgießen Wahlweise hydraulische oder elektrische Antriebstechnik Großzügig dimensionierte Schließeinheiten First-in-first-out mit Schnecken-Kolben-Prinzip Hochverschleißfester Bimetall-Zylinder Zubehör wie Reinraummodule oder Ionisierungen Integrierte Robot-Systeme Lagegeregeltes, reproduziergenaues Einspritzen Adaptive Temperaturregelung 15-mm-Schnecke 12-mm-Schnecke für Mikrogranulate Mikrospritzeinheit oder Mikrospritzmodul mit 8-mm-Einspritzschnecke für kleinste Schussgewichte Effektive Qualitätssicherung Systemlösungen aus einer Hand Frei programmierbare Abläufe Standard Optionen /2016

3 Beispiel Hörgeräte: Höchste Präzision und Reproduziergenauigkeit sind die Domäne der ALLROUNDER Spritzgießtechnik. First-in-first-out sicherstellen ARBURG setzt mit seinen Entwicklungen dort an, wo es am wirksamsten ist: Die vorhandene hydraulische und elektrische Standard-Maschinentechnik wird mit optimierten Spritzeinheiten kombiniert, was die Technik sehr wirtschaftlich macht. Alle Spritzeinheiten arbeiten nach dem Schnecken- Kolben-Prinzip, alle Schneckengeometrien sind auf eine optimale Materialaufbereitung bei gleichzeitig minimalen Verweilzeiten abgestimmt. Spezielle Mikrospritzeinheiten und -module kombinieren eine 8-mm- Schnecke zum Einspritzen mit einer zweiten Schnecke zum Aufschmelzen des Materials. Mit dieser Vorreiter-Technologie verarbeiten Sie auch kleinste Schussgewichte unter einem Gramm zuverlässig. Anwendung und Technik lassen sich so perfekt aufeinander abstimmen bis hin zur Systemlösung für Mikrobauteile. Das bedeutet, dass immer die kundenspezifisch beste Lösung zur Verfügung steht. Reproduziergenau arbeiten Kleinste Spritzteile sauber und sicher verarbeiten dazu bedarf es einer hohen Prozessstabilität durch die präzise adaptive Regelung von Temperaturen sowie von Drücken, Geschwindigkeiten und Positionen. Dafür sorgt die SELOGICA als perfekte, frei programmierbare Maschinensteuerung auch beim Mikro-Spritzgießen. Ein gutes Beispiel ist die Lageregelung der Schnecken für exakte und dynamische Einspritzbewegungen. Wenn dann noch die gesamte Peripherie wie etwa Robot-Systeme in die Steuerung und damit in die Qualitätsüberwachung integriert ist und sich der Prozess gezielt über Werkzeugsignale steuern lässt, dann bedeutet das eine maximale Prozesskontrolle und damit ein absolut reproduziergenaues Arbeiten. In absolut jeder Hinsicht. Auf erfahrenen Partner vertrauen Beim Spritzgießen kleiner Kunststoffteile kann ARBURG auf ein Know-how zurückgreifen, das seit der Herstellung der ersten Spritzgießmaschine 1954 kontinuierlich gewachsen ist. Von dieser fundierten Erfahrung profitieren heute alle Kunden: durch eine anwendungstechnische Beratung, die die gesamte Technik entsprechend der spezifischen Anforderungen punktgenau spezifiziert durch eine detaillierte maschinen- und verfahrenstechnische Beratung durch eine enge Kooperation bei Spritzteilgestaltung und Werkzeugauslegung durch individuelle Konzeption und Bewertung aller alternativen Lösungsansätze Im Fokus steht dabei immer die Suche nach der wirtschaftlichsten Lösung. 09/

4 Hohe Anforderungen perfekte Lösungen Mikrobauteile Mikrostrukturbauteile Mikropräzisionsbauteile Teilegewicht < 1 g Strukturen < 10 µm Toleranzen < 10 µm 500 µm 1030 µm 750 µm Vergleich zu einem menschlichen Haar Große Unterschiede im Kleinen: Das Mikro-Spritzgießen umfasst ein breites Spektrum von Anwendungen und Anforderungen. Beim Mikro-Spritzgießen liegen Details und Toleranzen der Artikel heute durchweg im Mikrometerbereich. Speziell bei der Herstellung von Mikrobauteilen richtet sich die Auswahl der Maschinentechnik für Sie als Anwender in erster Linie nach dem Schussgewicht der zu fertigenden Formteile und der Art des Anguss- und Verteilersystems. Kleinste Teilegewichte realisieren Sie bei uns über eine angepasste, dabei aber immer wirtschaftliche Standard-Maschinentechnik. Damit können Sie auch mit Ihrer Kleinstteilefertigung kostensparend produzieren. Weitere Informationen: Prospekt Hydraulische ALLROUNDER Prospekt Elektrische ALLROUNDER Je kleiner, desto anspruchsvoller Mikrobauteile stellen die weitaus größten Ansprüche an die Maschinen- und Werkzeugtechnik und erfordern eine enge Kooperation der beiden Bereiche. Die Bauteile sind häufig kleiner als ein Granulatkorn. Damit ist eine qualitativ hochwertige Produktion nur zu erreichen, wenn alle Antriebe exakt und dynamisch arbeiten, um höchste Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit zu garantieren, die aufbereitete Schmelze eine perfekte Homogenität aufweist, die Verweilzeit der Schmelze in der Spritzeinheit sowie die Scherbelastung des Materials entsprechend gering gehalten werden (Prinzip First-in-first-out ), der Plastifizier- und Einspritzvorgang auch für kleinste Schussgewichte hochreproduzierbar läuft, die Fließwege der Schmelze möglichst kurz gestaltet sind, um unnötige Druckverluste zu vermeiden, die Fertigteile mit anlagen- und steuerungsintegrierten Robot-Systemen zuverlässig entnommen werden. Für die Herstellung von Mikrostrukturbauteilen ist vor allem die Werkzeugtechnik entscheidend. Zu den wichtigen Ausstattungsmerkmalen zählt hier ein sicheres Evakuieren der Kavitäten, aber auch eine variotherme Temperierung. Bei einer solchen Temperaturführung weist die Werkzeugwand beim Einspritzen ähnlich hohe Temperaturen auf wie die Schmelze, was zu einer deutlich langsameren Abkühlung sowie Erstarrung und damit zu einer perfekten Abformung von Mikrostrukturen führt. Mikropräzisionsbauteile schließlich lassen sich auch auf präzise arbeitende Standardmaschinen sicher fertigen /2016

5 Schnecke mm Schussgewicht min. g PS max. g PS 0,5 0,3 0,05 9,5 6,0 2,3 Verschiebeweg der Schnecke bei 0,5 cm³ Schuss volumen mm 2,8 4,4 10 Flexibel im Einsatz: die großzügig dimensionierten Schließeinheiten. Fein abgestuft: Eine anwendungsbezogen anpassbare Plastifizierung ermöglicht die optimale Auslegung und damit die Verarbeitung der gesamten Kunststoffbandbreite. Basis: modulare Standardmaschinen Bei ARBURG sind die exakt regelbaren hydraulischen wie elektrischen ALLROUNDER zur Herstellung von Mikroteilen geeignet. Die Präzision im Spritzgießprozess steht in einem unmittelbaren Zusammenhang mit der Dynamik und Reproduzierbarkeit der Einspritzbewegung. Die lagegeregelte Schnecke (LGS), die als Option auch für hydraulische ALLROUNDER erhältlich ist, bietet hier optimale Prozesssicherheit. Alle Maschinen verfügen über großdimensionierte Schließeinheiten, Drei-Platten-Technik und Vier-Säulen-Führung für präzisen und schonenden Werkzeugeinsatz sowie servogeregelte Werkzeugbewegungen. Die möglichen Ausstattungsvarianten reichen etwa von der Verarbeitung mehrerer Komponenten bis hin zu Systemlösungen für Mikrobauteile, beispielsweise mit Reinraummodulen, Ionisierung oder Automation. Wichtig: optimierte Plastifizierung Um ein hochgenaues Dosieren und Einspritzen auch bei kleinsten Schmelzemengen zuverlässig zu gewährleisten, werden Schnecken-Kolben Spritzeinheiten eingesetzt, die das Granulat nach dem Prinzip First-in-first-out verarbeiten. Eine längere Verweilzeit des Kunststoffs in der Plastifizierung wird durch entsprechend kleine Schneckendurchmesser vermieden. ARBURG Standard sind optimierte Spritzeinheiten mit Schneckendurchmessern von 15 mm, mit denen sich die meisten Anwendungen abdecken lassen. Für kleinere Schussgewichte sind 12-mm-Schnecken verfügbar, für die allerdings der Einsatz von Mikrogranulaten erforderlich ist. Alle Schneckengeometrien sind unter anderem auf kurze und exakte Schließwege der Rückstromsperre abgestimmt. Schnecke und Zylinder lassen sich hochverschleißfest ausführen, um die beim Mikro-Spritzgießen oft verwendeten abrasiven Materialien problemlos verarbeiten zu können. 09/

6 First-in-first-out: Mikrospritzeinheit und Mikrosprit Modular aufgebaut: Mikrospritzmodul ermöglicht flexiblen Einsatz der Maschinen. Vielfältige Möglichkeiten Die Mikrospritzeinheit der Euromap-Größe 5 zeichnet sich durch eine äußerst präzise Regelung kurzer Fahrwege bei gleichzeitig hoher Fülldynamik aus. Mehr Flexibilität bietet das Mikrospritzmodul, das nach dem gleichen Prinzip arbeitet. Durch seine abgeschlossene Modulbauweise lässt es sich schnell und komfortabel Aus- und Umbauen. Damit bleibt das Einsatzspektrum der Maschinen nicht auf das Mikro-Spritzgießen beschränkt. 8-mm-Einspritzschnecke Zunächst sorgt eine um 45 Grad zur horizontalen Einspritzschnecke angeordnete, servoelektrisch angetriebene Vorplastifizierung für eine optimale Aufbereitung aller Standard-Granulate. Die kurzen Plastifizierschnecken sind bezüglich der Gangtiefen ähnlich aufgebaut wie eine konventionelle Drei-Zonen-Schnecke. Das aufgeschmolzene Material gelangt dann per Druckströmung von der Vorplastifizierung in die Einspritz- Die lange Verweilzeit des Materials in der Spritzeinheit und ein extrem kleiner Verschiebeweg der Schnecke das sind die Problempunkte, die bei der Verarbeitung kleinster Schussgewichte unter einem Gramm auftreten können. Aber auch hier gibt es eine praxisorientierte ARBURG Lösung für Ihre Produktion: Unsere Mikrospritzeinheit und unser Mikrospritzmodul kombinieren eine 8-mm-Schnecke zum Einspritzen mit einer zweiten zum Aufschmelzen des Materials. Weitere schlagkräftige Vorteile: eine homogene Schmelzeaufbereitung, geringe Verweilzeiten der Kunststoffe, eine hohe Prozesssicherheit und das Arbeiten nach dem First-in-first-out-Prinzip. Mit dieser Kombination wird die gesamte Vielfalt der Kunststoffe nutzbar, ohne Einbußen bei Präzision und Teilequalität befürchten zu müssen. Und das Wichtigste: Ihre Produktion bleibt einfach, reibungslos und damit effektiv /2016

7 zmodul Highlights schnecke. Diese fungiert als reine Förderschnecke und hat lediglich noch einen Durchmesser von 8 mm. Sie verfügt über eine Rückstromsperre und arbeitet damit nach dem Schnecken-Kolben-Prinzip. Dadurch sind kleinste Schussgewichte hochpräzise und mit den notwendigen größeren Verfahrwegen realisierbar. Homogene Materialaufbereitung Das perfekte Zusammenspiel der beiden Schnecken fördert die Schmelze druckgeregelt und kontinuierlich vom Materialeinzug bis zur Spitze der Einspritzschnecke. Damit ist das First-in-first-out-Prinzip gewährleistet. Für jeden Schuss steht homogene, neu dosierte Schmelze zur Verfügung. Für eine hohe Verarbeitungsqualität sorgen die minimalen Verweilzeiten des Materials, die eine thermische Schädigung verhindern. Mit dem Mikrospritzmodul und der Mikrospritzeinheit erfüllt ARBURG alle Anforderungen, die zur wirtschaftlichen Herstellung von Kleinst- und Mikrobauteilen notwendig sind. Zwei-Schnecken-Kombination arbeitet nach dem Schnecken-Kolben-Prinzip. 15- oder 18-mm-Schnecke zur Vorplastifizierung, 8-mm-Schnecke zum Einspritzen. Minimale Verweilzeiten des Kunststoffes bei gleichzeitig größerem Verschiebeweg der Schnecke. Spezielle Dosierregelung stellt konstante Einspritzbedingungen sicher. Homogene Schmelzeaufbereitung, hohe Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit. Arbeitet nach dem First-in-first-out-Prinzip mit allen gängigen Kunststoffen. 09/

8 Maximale Prozesskontrolle: SELOGICA Steuerung Gesichert optimieren: den gesamten Prozess zentral im Blick. 1 Optimale Prozessregelung Die SELOGICA verfügt über innovative Regelungssysteme, die eine exakte Positions-, Geschwindigkeits-, Temperatur- und Druckregelung zulassen. Eine spezielle Dosierregelung sorgt für eine gleichmäßige Schmelzeförderung beim Mikrospritzmodul, präzise Schnecken bewegungen werden durch die Lagere gelung sichergestellt. Über die adaptive Temperaturregelung wird schließlich eine hohe Temperaturstabilität erreichbar. 2 Flexibles Ablaufmanagement Über die SELOGICA lassen sich alle Peripheriegeräte, etwa zur Temperierung, aber auch Robot-Systeme, zentral überwachen und abhängig von den Maschinen-, Werkzeug- oder Peripheriesignalen völlig frei programmieren. Die umfassende Synchronisation von Bewegungen sorgt für verkürzte Zykluszeiten, lässt aber auch anwenderbezogene Prozessoptimierungen wie den druck- oder wegabhängigen Zyklusstart zu. Anspruchsvolle Maschinen-, Werkzeugund Robottechnik gemeinsam im Griff zu behalten das ist die Domäne der SELOGICA. Mit diesem frei programmierbaren Einstell- und Kontrollsystem können Sie einfache wie komplexe Spritzgießprozesse schnell rüsten, intuitiv bedienen und gesichert optimieren. Mit einem Wort: zentral managen. Alle technischen Features der SELOGICA wie etwa der grafische Ablaufeditor sind ideal auch zur Herstellung von Mikrobauteilen geeignet und darauf ausgerichtet, den Bedienprozess noch schneller, sicherer und komfortabler umzusetzen. Auch hier bietet Ihnen ARBURG entscheidende Anwendungsvorteile: Denn alle notwendigen Funktionen für eine qualitativ hochwertige und wirtschaftliche Teileproduktion haben wir bereits in die SELOGICA integriert. 1 Optimale Prozessregelung Weitere Informationen: Prospekt SELOGICA Steuerung /2016

9 Highlights 3 Effektive Qualitätssicherung Über die SELOGICA sind Programmierer und Bediener in der Lage, frei wählbare Signale detailliert überwachen zu lassen. Damit wird eine völlig individuelle Qualitätssicherung realisierbar. So lassen sich z.b. die Durchflussmengen von Temperiergeräten genauso kontrollieren wie etwa die Druckluft- oder Wasserversorgung der ALLROUNDER. Ebenfalls flexibel bestimm- und einstellbar sind aber auch die Folgefunktionen. So kann nach Eintritt eines bestimmten Ereignisses etwa ein sofortiger Stopp, der Stopp nach Ende Kühlen oder der Stopp am Zyklusende erfolgen. Aber auch das Beenden des Zyklus ohne Formteil bildung ist möglich. Damit lässt sich eine maximale Prozesssicherheit in jeder Phase der Fertigung erreichen. Steuerungszentrale für die gesamte Spritzgießtechnik Direkte Plausibilitätsprüfung Synchronisierung aller Bewegungsachsen frei programmierbar Individuelle Programmierung und Überwachung der Peripherie Überwachung verschiedener Signale und Folgefunktionen frei wählbar Flexibles Ablaufmanagement 2 Effektive Qualitätssicherung 3 09/

10 Anwendungsbeispiele 1 2 ARBURG Standard: 15-mm-Schnecke deckt viele Anforderungen ab. Flexible Maschinentechnik: jede Menge Spielraum für alle Anforderungen. Das Spritzgießen gibt Ihnen durch die hohe Gestaltungsfreiheit der Teile, die breite Auswahl und Kombination unterschiedlicher Werkstoffe und vor allem auch aufgrund der Wirtschaftlichkeit des Fertigungsprozesses ein ideales Verfahren an die Hand, um eine Miniaturisierung von Bauteilen sicher und effektiv umzusetzen. Darüber hinaus erweitern Sonderverfahren wie das Pulver-Spritzgießen (PIM) die Bandbreite der möglichen Anwendungen. Neben unserer ausgereiften und innovativen Technik von der Standard- bis hin zur Systemlösung können Sie sich aber auch auf unser umfassendes anwendungstechnisches Know-how verlassen. Und zwar immer dann, wenn Sie es brauchen. Ganz individuell für beste, wirtschaftliche Lösungen. 1 Breite Basis: 15-mm-Schnecke Hohe Reproduzierbarkeit ist gerade beim Mikro-Spritzgießen unbedingte Voraussetzung für eine reibungslose und hochwertige Produktion. Beispielsweise erfordert die Grundplatte eines Uhrwerks entsprechend enge Toleranzen. Diese Anforderung wird von einem hydraulischen ALLROUNDER mit 15-mm-Schnecke erfüllt. Die Lageregelung garantiert ein reproduziergenaues Einspritzen und bietet eine optimale, mit elektrischen Maschinen durchaus vergleichbare Prozesssicherheit. Die frei programmierbare SELOGICA Steuerung sorgt aber nicht nur für exaktes, dynamisches Einspritzen. Eine hohe Prozessstabilität wird auch durch die präzise Regelung von Temperaturen (adaptiv), Drücken, Geschwindigkeiten und Positionen erreicht. 2 Produktion mit 12-mm-Schnecke Eine Lösung für kleinere Schussgewichte ist die Miniaturisierung der bewährten Drei- Zonen-Schnecken. So lässt sich mit einer 12-mm-Schnecke durch den verringerten Durchmesser bei gleichem Dosiervolumen die Verweilzeit reduzieren und der Schneckenweg verlängern. Die mechanische Stabilität der Schnecke ist dabei durch eine geringere Gangtiefe in der Einzugszone gewährleistet. Das macht allerdings den Einsatz von Mikrogranulat erforderlich. Dessen Körner haben einen Durchmesser von 1 mm und wiegen etwa 0,01 g. Somit besteht das Schussgewicht aus mehreren Granulatkörnern, was sehr konstante Produkteigenschaften gewährleistet. Weitere Informationen: Prospekt Robot-Systeme /2016

11 3 4 5 Individuelle Systemlösung: angepasste Peripherie für reibungslose Serienproduktion. Auf die Spitze getrieben: Keramik-Ferrule mit engsten Toleranzen spritzgießen. Automation: ALLROUNDER und Robot-System aus einer Hand. 3 Mikrozählrad mit 0,004 g In einer Zykluszeit von 12 s fertigt eine Mikroproduktionszelle rund um einen elektrischen ALLROUNDER A je vier Mikrozählräder aus PBT. Ein einzelnes Teil wiegt lediglich 0,004 g, neun Stück so viel wie ein Granulatkorn. Für das Einspritzen kleinster Schussgewichte mit hoher Fülldynamik sorgt eine Mikrospritzeinheit der Größe 5. Die Kombination aus Schneckenvorplastifizierung und 8-mm-Einspritzschnecke ermöglicht eine optimale Verarbeitung von Standardgranulaten. Die Schmelze wird nach dem First-infirst-out-Prinzip kontinuierlich einzugsgeregelt nach vorne gefördert. Konstante, kontrollierte Produktionsbedingungen stellt ein Reinluftmodul mit Ionisierung sicher. Die Entnahme und Ablage der filigranen Bauteile übernimmt ein kompaktes Robot-System MULTILIFT H Ferrule mit minimalen Toleranzen Keramische Ferrule werden bei der Verbindung von Glasfaserbündeln zur Datenübertragung eingesetzt. Für die Qualität der Bauteile ist dabei die Konzentrizität und die hochgenaue Ausführung der nur 0,125 mm großen Durchgangsbohrung entscheidend. Im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren können die Ferrule durch das Pulver- Spritzgießen mit einem hydraulischen ALLROUNDER wesentlich präziser gefertigt werden. Hier kann die lagegeregelte Schnecke von ARBURG ihre Vorteile voll ausspielen. Bezüglich der Konzentrizität sind Toleranzen von ±10 μm erreichbar, wobei der Aufwand für die Nachbearbeitung auf ein Minimum reduziert wird. Die Teileentnahme über das Robot-System MULTILIFT H bringt zusätzliche Prozesssicherheit. 5 Spulenkörper mit System Vollautomatische Systemlösungen zur Herstellung von Mikroteilen entstehen bei ARBURG gemeinsam mit den Kunden aufgrund Ihrer ganz speziellen Anforderungen. Dies gilt auch für das Beispiel Spulenkörper aus einem glasfaserverstärktem PA, die in einem 4-fach-Werkzeug hergestellt werden. Das Material wird über einen Kaltkanalanguss eingebracht, die Zykluszeit liegt bei 12,5 s. Die Teileentnahme übernimmt ein MULTILIFT H Robot-System, das die Artikel auch einzeln an einer optischen Prüfstation vorbeitaktet. Über eine Kamera wird kontrolliert, ob die Teile maßlich perfekt ausgeführt sind. Nach der Kameraprüfung übergibt der MULTILIFT H die Artikel kavitätengetrennt über ein Röhrensystem in vier Fächer auf einem Drehtisch. 09/

12 Säulenabstände ab 170 x 170 mm Schließkräfte ab 125 kn Spritzeinheiten mit Schneckendurchmessern ab 8 mm Film ARBURG GmbH + Co KG Arthur-Hehl-Straße Loßburg Tel.: contact@arburg.com Mit Standorten in Europa: Deutschland, Belgien, Dänemark, Frankreich, Großbritannien, Italien, Niederlande, Österreich, Polen, Schweiz, Slowakei, Spanien, Tschechische Republik, Türkei, Ungarn Asien: VR China, Indonesien, Malaysia, Singapur, Taiwan, Thailand, Vereinigte Arabische Emirate Amerika: Brasilien, Mexiko, USA Mehr Informationen finden Sie unter ARBURG GmbH + Co KG Diese Publikation ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung von ARBURG. Alle Angaben und technischen Informationen wurden mit größter Sorgfalt zusammengestellt, jedoch können wir keine Gewähr für die Richtigkeit übernehmen. Einzelne Abbildungen und Informationen können vom tatsächlichen Auslieferungszustand der Maschine abweichen. Maßgeblich für die Aufstellung und den Betrieb der Maschine ist die jeweils gültige Betriebsanleitung. ARBURG GmbH + Co KG DIN EN ISO zertifiziert _DE_ Änderungen vorbehalten Gedruckt in Deutschland