Startseite » Technik » Fertigung »

Heißkanaltechnik: Neue Freiheiten für die Teilefertigung

Heißkanaltechnik
Neue Freiheiten für die Teilefertigung

Heißkanalsysteme | Die Technologien MIM und CIM nutzen die Freiheiten des Spritzgießens zur Herstellung von Metall- und Keramikbauteilen. So lassen sich nacharbeitsfrei in nur einem Arbeitsgang dreidimensionale Bauteile formen. Für eine prozesssichere Fertigung ist eine angepasste Heißkanaltechnik unabdingbar.

Jörg EssingerGünther Heisskanaltechnik, Frankenberg

Metall- und keramikpulvergefüllte Kunststoffe kommen in vielen Bereichen zum Einsatz. Anwendungen für MIM (Metal Injection Moulding) und CIM (Ceramic Injection Moulding) finden sich auch in der Medizintechnik. Beide Verfahren sind relativ einfach in der Anwendung und ermöglichen die Produktion nacharbeitsfreier Produkte. Es lassen sich komplex geformte Bauteile fertigen, die spanend nicht oder nur mit einem großen Aufwand herstellbar wären.
Bei den MIM- und CIM-Prozessen wird ein Metall- beziehungsweise Keramikpulver – bei MIM zum Beispiel aus Edelstahl oder einer Titanlegierung – zusammen mit einem Binder, oftmals Polyethylen (PE) oder Polyoxymethylen (POM), und einem speziellen Wachs gemischt und granuliert. Dieses Feedstock genannte Gemisch lässt sich wie ein ganz normaler Kunststoff durch Spritzgießen verarbeiten. Bei dem sich so ergebenden Formteil, Grünling genannt, wird der Kunststoff durch Erhitzen herausgelöst. Dieses entbinderte Bauteil mit einer durch das Herauslösen des Kunststoffs porigen Struktur wird Bräunling genannt.
Beim Sintern dieses Bräunlings backen die Metall- oder Keramikbestandteile zusammen, woraus ein Bauteil mit einer homogenen Struktur resultiert, das sich in der Dichte und Festigkeit nicht von einem konventionell hergestellten Stahl- oder Keramikbauteil unterscheidet. Die Vorteile zum Beispiel eines Metallbauteils, wie hohe Festigkeit und Leitfähigkeit, lassen sich so mit einer relativ einfachen Art der Herstellung verbinden.
Konventionelle Spritzgießmaschinen sind für CIM und MIM grundsätzlich geeignet. Sollte ein Verarbeiter aber längerfristig diese Verfahren einsetzen wollen, sind entsprechend verschleißgeschützte Zylinder, Schnecken und Rückstromsperren einzusetzen, da diese Komponenten durch Metall- und Keramikpulver einer erhöhten Abrasion ausgesetzt sind.
Gespräche mit Feedstock-Herstellern und Kunststoffverarbeitern haben ergeben, dass 80 bis 90 % der mit MIM und CIM hergestellten Teile über Kaltkanal mit Angussstange gefertigt werden. Diese lässt sich zwar zu einem großen Teil wieder rezyklieren, trotzdem besteht großes Interesse, diesen Produktionsschritt durch den Einsatz von Heißkanalsystemen zu vermeiden. Die Anforderungen an die Heißkanaltechnik sowohl bei MIM als auch bei CIM betreffen eine sehr homogene Temperaturführung im Heißkanal, da die Materialien ein enges Verarbeitungsfenster haben. Temperaturschwankungen führen zu Entmischungen zwischen Binder und Pulver, was letztendlich beim Sintern auftretende Risse im Bauteil zur Folge hat.
Titanhülse um die Düse sorgt für die thermische Trennung
Die Günther Heisskanaltechnik GmbH, Frankenberg, setzt bei diesen Anwendungen auf Heißkanaldüsen beispielsweise vom Typ HT, die für solche erhöhten Anforderungen ausgelegt sind. Der patentierte zweistufige Schaft der Düsen des Heißkanalspezialisten sichert eine gute Isolierung im vorderen Schaftbereich und sorgt so für einen äußerst geringen Wärmeverlust zwischen Heißkanaldüse und Kavität sowie für eine sehr homogene Temperaturverteilung in der Düse. Bei den Heißkanaldüsen bildet zudem erstarrter Kunststoff eine „Kappe“ um die Düse herum und ermöglicht so eine thermische Trennung zwischen Heißkanaldüse und Kavität.
Bei metallpulvergefüllten Kunststoffen ist dieser Effekt allerdings durch die Leitfähigkeit des Metallpulvers ins Gegenteil verkehrt. Das Kunststoff-Metallpulver-Gemisch würde in diesem Fall die Wärme aus der Düse abziehen. Bei den im MIM-Verfahren eingesetzten Düsen des Anbieters sorgen deswegen spezielle Isolierkappen aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff für die thermische Trennung. Durch eine zusätzlich um die Heißkanaldüse platzierte Titanhülse wird die Isolierwirkung noch verbessert.
Die Produkte aus Frankenberg haben hier ein gewisses Alleinstellungsmerkmal, da die meisten Heißkanaldüsen im Markt keinen zweigeteilten Schaft aufweisen und zum Teil direkt metallisch mit dem Materialrohr im Werkzeugeinsatz abdichten. Dies hat einen sehr großen Wärmeverlust zur Folge, der durch eine höhere Temperatur in der Heißkanaldüse ausgeglichen werden muss. Die Folge sind Temperaturüberhöhungen und -schwankungen in den Heißkanaldüsen, was dazu führt, dass sich die Materialien nicht prozesssicher verarbeiten lassen. Hinsichtlich Verschleißfestigkeit bestehen hohe Anforderungen an die Heißkanaltechnik sowohl bei MIM als auch bei CIM. Düsenspitzen aus einer Hartmetalllegierung ermöglichen den bestmöglichen Verschleißschutz. Damit sind hohe Standzeiten möglich, ohne einzelne Komponenten der Düse auswechseln zu müssen. ■
Unsere Webinar-Empfehlung
Aktuelle Ausgabe
Titelbild medizin technik 1
Ausgabe
1.2024
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Titelthema: PFAS

Medizintechnik ohne PFAS: Suche nach sinnvollem Ersatz

Alle Webinare & Webcasts

Webinare aller unserer Industrieseiten

Aktuelles Webinar

Multiphysik-Simulation

Medizintechnik: Multiphysik-Simulation

Whitepaper

Whitepaper aller unserer Industrieseiten


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de