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Die richtige Heißkanaltechnik für Etagen- und 2K-Werkzeuge

Kunststoffverarbeitung
Die richtige Heißkanaltechnik fürs Etagen- und 2K-Werkzeug

Der Kostendruck in der Medizin stellt Hersteller vor die Herausforderung, die Produktionsleistung zu erhöhen und wirtschaftlich zu arbeiten. Die Abstimmung mit Werkzeugbau und Heißkanalhersteller bei der Konzeption von Mehrkomponenten-Anwendungen ist für den Erfolg der Projekte entscheidend.

Horst-Werner Bremmer
Günther Heisskanaltechnik, Frankenberg

Für Medizinprodukte aus Kunststoff sind sichere und effiziente Fertigungsprozesse gefragt. Die Technologie der Günther Heisskanaltechnik GmbH sorgt für hohe Prozesssicherheit bei immer kleineren Formteilen oder komplexen Baugruppen. Ein Beispiel sind zwei Komponenten der Trägerkarte für Lateral-Flow-Tests. So ein Test enthält eine Trägerkarte mit einem Verbundstreifen, der mit verschiedenen Chemikalien imprägniert ist. Der Streifen ist oben und unten jeweils von einem Kunststoffgehäuse umschlossen. Im März 2020 erhielt ein britischer Hersteller den Auftrag, ein 8-fach-Versuchswerkzeug mit entsprechendem 32-fach-Serienwerkzeug für die oberen und unteren Abdeckteile herzustellen. Ein Projekt, dass neben einem kompetenten Werkzeugmacher auch einen innovativen Heißkanallieferanten erforderte.

Der Spezialist für Heißkanal- und Kaltkanaltechnik aus Frankenberg kam hier zum Zuge, weil er schon in der Vergangenheit solch speziellen Medizinindustrie-Projekte realisiert hatte und bekannt war, dass die Nadelverschlusstechnik sehr gut für dieses Projekt geeignet ist. Die Anforderungen an das Heißkanalsystem waren ein sauberer Angusspunkt, eine gleichmäßige Füllung aller Artikel und vor allem Zuverlässigkeit. Zum Einsatz kamen Nadelverschlussdüsen des Typs 6NMT mit einem kleinen Düsenkopf, um die erforderlichen geringen Nestabstände zu ermöglichen. Die Nadelverschlussdüse mit konventionellem Heizelement besteht aus einem zweigeteilten Schaft aus einer Titanlegierung und Edelstahl. In Verbindung mit dem Heizelement konnte bei dem Projekt ein homogenes Temperaturprofil über die gesamte Länge der Düse gewährleistet werden.

Etagenwerkzeuge eignen sich für Einmalinstrumente

Um Einmalinstrumente günstig anbieten zu können, sind Hersteller gezwungen, die Produktionsleistung zu erhöhen, weshalb Etagenwerkzeuge gefragt sind. Diese werden im Spritzgießprozess eingesetzt, um die Spritzgießmaschine relativ klein zu halten, aber dennoch die Ausbringungsmenge der Artikel zu erhöhen: Die Maschine produziert eine geplante Losgröße in fast der halben Zeit. Doch vor allem bei Etagenwerkzeugen ist die Abstimmung zwischen Werkzeugbau, Spritzerei und Heißkanalhersteller wichtig, denn die Auslegung des Heißkanalsystems ist hochkomplex, wie das Beispiel eines 16+16-fach-Werkzeugs für eine spezielle Medizintechnikkomponente zeigt.

Der zu fertigende Artikel ist aus einem polyolefinen Kunststoff und hat ein Artikelvolumen von 10,5 cm³. Die Auswahl des Düsentyps erfolgt in Abhängigkeit von Kunststoff und Artikelgeometrie. Die Antriebsart bei der Nadelverschlussausführung ist wiederum abhängig davon, ob Einzelventile oder Plattenantrieb eingesetzt werden. Welche Düsen zur Anspritzung des Artikels gewählt werden, ist meist von der geforderten Anspritzpunktqualität abhängig. Ein absolut fadenfreier Anguss kann nur mit einem Nadelverschluss-System erreicht werden.

Etagenwerkzeuge können helfen, Kosten zu senken

Ergibt die Entscheidung aufgrund Einschränkungen vom Höhenaufbau des Werkzeugs oder unter Kostenaspekten den Einsatz von offenen Heißkanaldüsen, muss beachtet werden, dass ausreichend Dekompression im Prozess gefahren werden kann. Reicht die Dekompression der Maschine nicht aus, kann es beim Öffnen des Werkzeugs zum Nachlaufen der Schmelze in die Trennebene kommen. Dieses Nachlaufen ergibt beim nächsten Zyklus einen kalten Pfropfen, der dann entweder im Artikel zu finden ist oder das Öffnen des Anschnittpunktes beim Einspritzen verhindert. Kommen Nadelverschlussdüsen zum Einsatz, wird das Nachlaufen der Schmelze aus den Anschnittpunkten bei zeitlich richtigem Schließen der Nadeln ausgeschlossen.

Montage ist mitentscheidend bei der Düsenauswahl

Hinsichtlich der Düsenauswahl muss auch die Montage- und Demontagemöglichkeit beachtet werden. Die bei Günther verfügbaren Düsentypen STT oder STF für offene Systeme und die Düsentypen NTT oder NTF für Nadelverschluss sind vom Konzept her so aufgebaut, dass Montage und Demontage aus der Trennebene erfolgt. Das restliche Heißkanalsystem muss dafür nicht demontiert werden.

Der Heißkanalverteiler hat die Aufgabe, die plastifizierte Schmelze von der Anschlussdüse zur Heißkanaldüse weiterzuleiten. Im Falle des 16+16-fach-Werkzeugs wurden die Kanaldurchmesser im Verteiler und der Heißkanaldüsen sowie der Anschlussdüse über eine Simulationssoftware berechnet. Die Verteilung erfolgt nun über einen geraden 2-fach-Hauptverteiler auf vier 8-fach-Unterverteiler. Die versetzte Anordnung der Düsen im Etagenwerkzeug ermöglicht es, mit einer geringeren Anzahl von Schmelze-Verteilern zu arbeiten. Das reduziert den Höhenaufbau und das Gewicht des Werkzeuges.

Auf der Messe K2022: Halle 1, Stand C44


Kontakt zum Hersteller:

Günther Heisskanaltechnik GmbH
Industriepark Nord
Sachsenberger Str. 1
35066 Frankenberg (Eder)
www.guenther-heisskanal.de



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