Sippa Home ist ein Produkt des jungen Münchner Unternehmens Iuvas Medical GmbH. Dabei handelt es sich um einen Trinkbecher, der es Menschen mit Bewegungseinschränkungen, Schluckstörungen oder Demenz ermöglicht, problemfrei zu trinken, ohne das Gefäß zu kippen. Das Herzstück der Erfindung ist eine hochelastische Membrane, die dem Abfall des Flüssigkeitspegels entgegenwirkt. Dadurch hat der Trinkende das Gefühl, immer aus einem vollen Glas zu trinken. Die Herstellung dieser Membrane übernahm der österreichische Spritzguss-Experte und Werkzeugbauer Rico Elastomere Projecting GmbH aus Thalheim bei Wels in Oberösterreich.
Iuvas verfügte bereits über einen ersten Silikon-Prototypen der Membrane. Die Tests des österreichischen Spritzgießers ergaben jedoch, dass mit der vorhandenen Geometrie und der Materialauswahl die technische Machbarkeit nicht sichergestellt werden konnte. Erst die Neuentwicklung einer 2K-Lösung aus Silikon und Thermoplast im mechanischen Verbund brachte den Erfolg. Mittels einer Probeform und mehrerer Testreihen wurde der Spritzgussprozess validiert. „Weil die Membrane so dünn ist, konnten wir nicht mit Simulationen arbeiten – das würde bei dieser Wandstärke keinen Sinn ergeben“, beschreibt Rico-Projektleiter Josef Sorger die Herangehensweise.
1-shoriges Silikon mit wasserähnlicher Konsistenz
Zeitgleich zur Bauteilmodifikation lieferten Materialtests wichtige Erkenntnisse. Auch für Rico war die Verarbeitung eines 1-shorigen Materials Neuland: Das verwendete, lebensmitteltaugliche Silikon folgt mit seiner wasserähnlichen Konsistenz anderen Parametern und machte die Verarbeitung sehr anspruchsvoll. „Es ist eine sehr spezielle Silikontype, die den Eigenschaften von Wasser ähnlicher ist als andere. Wenn man aber weiß, wie das Material funktioniert, klappt die Verarbeitung einwandfrei“, bestätigt Sorger. Durch die niedrige Viskosität und Shore-Härte floss das Material im Rohzustand wie Wasser. Nach der Vernetzung war es sehr haftend und machte die Entformung extrem anspruchsvoll.
Entscheidend: Materialauswahl und Oberfläche des Werkzeugs
Die Materialauswahl im Werkzeug und die Oberflächengestaltung der Kavitäten waren daher entscheidend, ohne dass man auf aufwendige Beschichtungen zurückgriff. Diese tendieren dazu, sich zu lösen, was nachträgliche Wartungen und Nachbeschichtungen mit sich bringen kann. Darüber hinaus erhöht sich das Prozess- und Werkzeug-Monitoring um weitere Dimensionen, die zusätzlichen Aufwand bedeuten. Der richtige Werkzeugstahl mit der exakten Behandlung und Oberflächenstruktur hatte für Rico deshalb oberste Priorität. Deshalb griff das Unternehmen auf die Expertise des Härterei-Spezialisten HTR Rosenblattl GmbH, Thalheim, zurück.
Das Werkzeug wurde mit 2+2 Kavitäten und für das bewährte Transferverfahren ausgelegt, das heißt, der gespritzte Thermoplast-Teil wird innerhalb des Werkzeuges mittels End-of-Arm-Tooling transferiert und für die Silikon-Umspritzung vorbereitet. Herausfordernd war die Kombination aus niedrigviskosem Silikon, dem großen Durchmesser von 62 mm und der extrem dünnen Wandstärke der Membrane mit 0,1 mm. Durch die direkte Anspritzung mittels Nadelverschlusssystem produziert Rico abfallfrei, mit einer ökonomischen Zykluszeit und garantiert eine reproduzierbare, vollautomatische und nachhaltig gesicherte Teilelieferung.
Prozesse an das LSR-Materialverhalten anpassen
„Eine exakte Temperaturführung und ein perfekt ausbalanciertes Kaltkanalsystem sind hier nicht die Kür, sondern die Pflicht“, bestätigt Sorger. Die hohen Anforderungen an das Werkzeug und den Prozess erforderten eine perfekte Temperaturführung und ein ausgeklügeltes Vakuumsystem. Auch das Tempern stellte eine Herausforderung dar. Insbesondere die Eigenschaften des speziellen LSR machten einige Vor-Tests notwendig um das Materialverhalten zu evaluieren.
Sämtliche Automatisierungsschritte und nachgelagerten Prozesse stimmte Rico auf die Kundenbedürfnisse ab. Dadurch konnten zusätzliche Montage- oder Konfektionierungsschritte beim Kunden eingespart werden. Bei Iuvas wird in zwei Varianten gearbeitet: Die Teile werden vom Spritzgussprozess direkt und kontrolliert dem Tempern zugeführt, danach automatisiert verpackt, das heißt, entweder einzelverpackt oder in Kartons geschlichtet – je nach Kundenwunsch. Somit werden die 2K-Membrane berührungsfrei in sauberster Produktionsumgebung hergestellt.
Kontakt zum Spritzguss-Experten:
Rico Elastomere Projecting GmbH
Am Thalbach 8
A-4600 Thalheim bei Wels
