Optimierungsmöglichkeiten von Werkzeugstandzeiten durch den Einsatz moderner Trennstoffe Chem-Trend (Deutschland) GmbH Darko Tomazic

Themenübersicht Konzern-/Unternehmensportrait Status konventioneller Druckgießverfahren und Einflüsse auf die Werkzeuglebensdauer Optimierungs-/Lösungsmöglichkeiten durch den Einsatz neuer Trennstofftechnologien 2

Freudenberg Chemical Specialities Organisationsstruktur Spezialitäten & andere Freudenberg & Co. KG Umsatz 6 Mrd. Mitarbeiter 37.000 Dichtungs- und Schwingungstechnik Vliesstoffe Haushalts- Produkte Vliesstoffe Freudenberg Chemical Specialities SE & Co. KG Spezialitäten & andere Mitarbeiter: 25.219 Mitarbeiter: 5.085 Mitarbeiter: 3.082 Simmerring Vilene Vileda Mitarbeiter: 4.492 Freudenberg Chemical Specialities SE & Co. KG 3

Chem-Trend Produktportfolio Druckguss Polyurethan Gummi Composites Reifen Thermoplaste Standard- Trennstoffe Chem-Trend HERA TM Kolbenschmier - stoffe Zusatz - schmierung Wasserbasierte und lösemittel - haltige Formulierungen Wasserbasierte und lösemittel - haltige semi - permanente Trennstoffe Wasserbasierte und lösemittel - haltige semi - permanente Trennstoffe Gefüllte / unge - füllte Innen - beschichtungen Dauerhafte Innen - / Außen - beschichtungen Formen - und Bladderbe - schichtungen Trennstoffe Formen - Instandhaltungs Produkte Reinigungs - compounds Al -, Mg -, Zn -, Pb -, Ms - Druckguss Squeeze/Semi - solid Casting Duktile Sonder - legierungen Füge- und wärmebehandelbare Prozesse HR - Weichschaum Heißschaum RIM Schuhsohlen Hinter - schäumung Hartschaum Integralschaum Kopfstützen Gummi - Metall - Verbindungen Gummi - entformung Schlauch - herstellung Bänderfertigung Injektions EVA Faserverstärkte Kunststoffe Advanced Composites Rotomolding Reifenfertigung Bladder - herstellung Runder - neuerungs Industrie Spritzguss Extrusion Blow Molding 4

Vorwort Das Druckgießen von NE-Werkstoffen ermöglicht die wirtschaftliche Fertigung gewichtsoptimierter und endkonturnaher Bauteile bei gleichzeitig hoher Funktionsintegration. Die hierfür eingesetzten Trennstoffe haben dabei einen entscheidenden Einfluss auf auf die Qualität und Quantität der erzeugten Bauteile. Die Gießwerkzeuge unterliegen im Prozess jedoch hohen thermischen und mechanischen Belastungen, die sich in reduzierten Standzeiten und somit einem Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses auswirken. Quelle: BMW AG 6

Status konventionelle Druckgießverfahren Komplexe und maßlich anspruchsvolle Bauteile Hohe Temperaturunterschiede im Werkzeug Neue hochduktile Legierungen Höhere Produktivität bei geringeren Bauteilkosten Kürzere Zykluszeiten/höhere Werkzeugbelastungen Reduzierung von Kosten für Bauteilausschuss und -nachbearbeitung Abwasser Werkzeugkosten Energie Quelle: BMW AG 7

Eigenschaften Warmarbeitsstahl Lebensdauer des Werkzeugstahls ist von der Stahlqualität abhängig (chemisch Zusammensetzung, Herstellungsprozess) Härteprozess entscheidend für die Werkzeuglebensdauer Plastische Deformation steigt in Abhängigkeit der Temperatur Große Temperaturdifferenzen beeinflussen die Werkzeugstandzeit Konventioneller Sprühprozess belastet den Werkzeugstahl Hohe Zug-/Druckspannungsamplitude führt zu schneller Brandrissbildung und somit zu raschem Werkzeugversagen Quelle: 8

Berechnete Zug- / Druckspannungen 1. Maximale Druckspannung nach der Formfüllung (1: bis 1.000 MPa) 2. Maximale Zugspannung beim Sprühen (2: bis 800 MPa) Quelle: Magma 9

Einflüsse auf Werkzeugstandzeiten Unzureichend temperierte Werkzeuge benötigen bei hohen Schussgewichten hohe Sprühvolumina Lange Sprühzeiten erhöhen die Zugspannungen im Werkzeug Konventionelle Sprühprozesse belasten den Werkzeugstahl Im Zusammenhang mit der Formfüllung ergeben sich dadurch hohe Gesamtspannungsamplituden Anfahrprozess beeinflusst die Werkzeuglebensdauer Häufige Stillstände/Rüstvorgänge ungünstig für Lebensdauer. [ Quelle: BMW AG 10

Optimierungsmöglichkeiten Einhaltung der richtigen Arbeitstemperaturen Leistungsfähige Gießwerkzeugtemperierung mit hohem Wärmetauscherpotential Werkstoffwahl und Herstellverfahren sind zu berücksichtigen Einhaltung der richtigen Betriebsbedingen Verwendung von Trennstoffen für den richtigen Temperaturbereich Hochtemperaturfilmbildende Trennstoffe HERA TM Trennstoffe 12

Hochtemperaturtrennstoffe Neue Formulierungen benetzen und bilden einen Trennfilm bei höheren Werkzeugtemperaturen Vorteile: Geringere thermische Lastspitzen Formulierungen besitzen ein breites Temperaturfenster Kürzere Sprühzeiten Erhöhte Werkzeuglebensdauer Niedrigerer Trennstoffverbrauch Kein Invest für Änderungen des Sprühequipments nötig Geringere Kosten für Recycling/Abfallentsorgung Reduzierung von Energiekosten 13

HERA TM Trennstoffe Diese neue Produktklasse führt zu keiner trennstoffbedingten thermischen Belastung des Gießwerkzeugs Vorteile: Keine thermischen Lastspitzen Formulierungen besitzen ein breites Temperaturfenster Kurze Sprühzeiten Erhöhte Werkzeuglebensdauer Sehr geringer Trennstoffverbrauch Niedrige Kosten für Recycling/Abfallentsorgung Reduzierung von Energiekosten 14

HERA TM Einsatzvoraussetzungen Bauteileignung Mittlerer Komplexitätsgrad Optimierte Werkzeugauslegung Konstruktion Temperierung Simulation Optimierte Applikationsverfahren Geeignete Dosieranlage Autragsequipement Sprühbild Quelle: Magma Quelle: Wollin 15

Vergleich Formtemperaturen konventioneller / HERA TM Gießprozess Konventioneller Prozess mit hohem Wasseranteil HERA TM Prozess ohne externen Kühlung Quelle: BMW AG/MAGMA 16

Berechnete Formlebensdauer Konventioneller Sprühprozess HERA TM -Sprühprozess Quelle: Magma 17

Vorteile durch neue Chem-Trend Produkte Die o. g. Kriterien sind gemittelte Ergebnisse aus verschiedenen Projekten und wertefrei dargestellt 18

Ergebnis Senkung der Spannungsrisse/Werkzeugkosten Minimierung der Ausschussraten und Bauteilkosten Steigerung der gegossenen Stückzahl Verringerung der Abwasserentsorgungskosten Einsparung von Energiekosten (Temperiergeräte, Abwasser) Erhöhung der Wirtschaftlichkeit Quelle: BMW AG 19

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