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Erfolgreiches Zusammenspiel

Spritzgießwerkzeuge: Integrative Heißkanalauslegung für Medizinformen
Erfolgreiches Zusammenspiel

Spritzgießwerkzeuge für 256 oder gar 384 Nadelschutzkappen zählen zur Spitze des Hochleistungsformenbaus. Beste Formteilqualität erreichen sie aber nur, wenn der Heißkanal als Bestandteil der Form betrachtet und auch so ausgelegt wird. Dazu ist die Kenntnis der Wechselwirkungen wichtig.

Die optimale mechanische, rheologische und thermische Auslegung von Werkzeug und Heißkanal spart Energie und steigert die Qualität sowie die Effizienz und Produktivität des gesamten Produktionssystems. Die Schöttli AG, Diessenhofen, übernimmt die Gesamtverantwortung für anspruchsvolle Medizinformen und liefert abgestimmte Produktionswerkzeuge mit hauseigenem Heißkanal aus einer Hand.

Kauft der Formenbauer das Heißkanalsystem zu, so kann er Hochleistungswerkzeuge nicht auf dem erforderlichen Niveau auslegen. Das liegt zum einen im Zielkonflikt von Heißkanalhersteller und Formenbauer begründet: Der Hersteller strebt ein in sich optimiertes Heißkanalsystem an, der Formenbauer ein hoch produktives Gesamtwerkzeug, das beste Formteilqualität liefert. Zum anderen legen die Hersteller von Heißkanälen nicht alle gewünschten Daten zur Auslegung ihrer Produkte offen. Gerade die sind aber für den Formenbauer von größtem Interesse, um den spezifischen Ansprüchen der Medizintechnik gerecht zu werden. Schöttli betrachtet den Heißkanal als integralen Bestandteil der Spritzgießform und schließt nach eigenen Angaben mit seinem eigenen Heißkanalsystem die Informationslücke zugunsten eines leistungsstarken Gesamtsystems. Bei der Auslegung einer 256-fach-Spritzgießform für Nadelschutzkappen wurde ein neues Gestaltungskonzept entwickelt, das bereits in der Testphase Verbesserungen zeigt.
Zur Auslegung des Heißkanals wurden drei Anforderungsschwerpunkte betrachtet, die sich gegenseitig beeinflussen und auch direkt in Wechselwirkung zur gesamten Spritzgießform stehen: Die mechanische, die thermische und die rheologische Auslegung. Schöttli unterstützt die Auslegung und Optimierung durch FEM-Simulationen. Dabei stehen die Kenntnisse und das Verständnis der physikalischen Zusammenhänge für eine erfolgreiche Umsetzung im Vordergrund.
Bei der mechanischen Auslegung ist die hohe Steifigkeit des Gesamtsystems das primäre Ziel. Dazu verwendet das Schweizer Unternehmen intern erarbeitete Vorgaben, die einen robusten Heißkanal sicherstellen sollen. Die mechanische Auslegung hat einen direkten Einfluss auf die rheologische Auslegung, da sich bei der Optimierung der Steifigkeit die Fließwege ändern können.
Auch ein natürlich balancierter Heißkanal, in dem alle Fließwege gleich lang sind, ist nicht das Maß aller Dinge, da er beispielsweise durch unsymmetrische Schereffekte Füllunterschiede aufweisen kann. Die rheologische Untersuchung deckt solche Einflüsse auf, die dann durch geeignete Maßnahmen kompensiert werden können. Ist das Heißkanalsystem einem häufigen Farbwechsel ausgesetzt, findet eine Optimierung statt, bis die Fließquerschnitte bestimmte Anforderungen erfüllen.
Die thermische Betrachtung wird erheblich unterschätzt und daher oft vernachlässigt. Dabei legt gerade sie die Grundlage für einen hochwertigen Heißkanal. Die Temperaturdifferenz wird auf ein Minimum gesenkt und die installierte Leistung den Anforderungen entsprechend angepasst. Bei einem kürzlich hergestellten 48-fach-Heißkanalsystem für ein medizintechnisches Werkzeug von Schöttli führte das zu einer maßgeblichen Reduktion der installierten Heizleistung und damit unmittelbar zu Kosteneinsparungen. Die berechneten und unter Produktionsbedingungen gemessenen Temperaturen stimmten auf 3 % genau überein. Die konsequente Dimensionierung der Heizschlangen nach thermischen Gesichtspunkten führt zwar gelegentlich zu ungewohnten Ausführungen, letztlich steigert dieses Vorgehen aber die Energieeffizienz des Werkzeugs. su

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