KUNDENTAG - Sumitomo (SHI)

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

TECHNOLOGIE Bessere Prozesskonstanz beim Präzisionsspritzgießen Schaltbare Rückstromsperre activeLock verhindert Schmelzerückfluss zuverlässig Das nicht direkt beeinflussbare Schließverhalten herkömmlicher Rückstromsperren stellt beim Spritzgießen hochpräziser Bauteile auf vollelektrischen Maschinen eine potenzielle Schwachstelle in der Prozesskonstanz dar. Diese beseitigt Sumitomo (SHI) Demag jetzt mit der schaltbaren Rückstromsperre activeLock, einer am europäischen Markt einzigartigen Entwicklung. Beim Transfer der Schmelze von der Plastifiziereinheit in das Spritzgießwerkzeug dient die Rückstromsperre als Trennelement zwischen Schnecke und Schneckenvorraum, so dass während des Einspritzens keine Schmelze in die Schneckengänge zurückfließt. In den vergangenen Jahrzehnten haben sich hierfür zwei Konzepte etabliert: Die Ring-Rückstromsperre (Abb. 1) als gebräuchlichste Bauart sowie die Kugel-Rückstromsperre. Beiden liegt dasselbe Funktionsprinzip zugrunde: Während des Dosierens wird die Schmelze durch die Rotation der Schnecke nach vorn bewegt und gelangt durch die offenen Schmelzekanäle der Rückstromsperre in den Schneckenvorraum. Erst mit Beginn der Einspritzphase baut sich im Schneckenvorraum ein Druck auf, der das Rückschlagelement – Ring oder Kugel – gegen einen Anschlag drückt und damit den Vorraum gegen den Schneckenraum abdichtet. Herkömmliche Systeme bergen Ungenauigkeiten Genau hier liegt die Schwachstelle des Konzepts. Denn zu Beginn der Einspritzphase ist die Rückstromsperre offen, so dass bis zum vollständigen Verschließen noch Schmelze in die Schneckengänge zurückfließt. Diese Leckageströmung wäre unproblematisch, wenn die Schließ- vorgänge stets gleich abliefen. Jedoch gibt es zahlreiche Aspekte, die das Schließverhalten der Rückstromsperre beeinflussen und damit unmittelbar die Reproduzierbarkeit des Prozesses 8 Abb. 1: Bei herkömmlichen Ring-Rückstromsperren hängt das Schließverhalten von verschiedensten Prozessparametern ab und ist nicht aktiv beeinflussbar. verschlechtern. Durch Temperatur- oder Chargenvarianzen des Materials entstehen beispielsweise ungleichmäßige Schmelzeviskositäten. Daneben spielen auch die Umgebungstemperatur sowie Restfeuchtewerte der Thermoplaste eine Rolle. Selbst Abweichungen der Werkzeug- oder Heißkanaltemperatur können den Aufbau des Gegendrucks im Schneckenvorraum verändern und damit zu einem nicht reproduzierbaren Schließverhalten der Rückstromsperre führen. Ein undefiniertes Schließen der Rückstromsperre äußert sich immer direkt in der Reproduzierbarkeit des Schussgewichts und damit in der Teilequalität. Abb. 2: Schaltbare Rückstromsperre activeLock in offenem (links) und geschlossenem Zustand (rechts). Eine Möglichkeit, das Schließverhalten herkömmlicher Systeme zu verbessern, ist ein Dekompressionshub am Ende des Dosiervorgangs. Durch Schneckenrückzug lassen sich der Schmelzedruck im Schneckenvorraum reduzieren und der Ring der Rückstromsperre in eine definierte Position bringen. Ein Nachteil dieser Vorgehensweise ist die Gefahr von Blasenbildung und Verbrennungsschlieren, wenn durch den entstehenden Unterdruck Luft eingezogen wird. Eine weitere in der Praxis häufig angewendete Vorgehensweise ist das möglichst schnelle Schließen der Rückstromsperre durch eine erhöhte Einspritzgeschwindigkeit. Limitierende Faktoren bei dieser Strategie sind einerseits die Schmelzeviskosität, andererseits die Formteilgeometrie und mögliche Oberflächenfehler an den hergestellten Teilen. Alle diese Ansätzen beseitigen nicht das Grundproblem: das Schließen von Ring- und Kugel-Rückstromsperren als passiver Vorgang, der lediglich indirekt durch Einsatz eines Dekompressionshubs oder durch die Wahl der Einspritzgeschwindig- keit beeinflussbar ist. Präzisionsteile erfordern definiertes Schließverhalten Gemessen an der Präzision des Gesamtsystems Spritzgießmaschine wirken sich die im Massepolster entstehenden Unge- nauigkeiten bei einem Großteil der Spritz- gießanwendungen nur unwesentlich auf die die Formteilqualität aus. Für Bauteile jedoch, bei denen es auf eine sehr hohe Präzision und Prozesskonstanz ankommt, stellt das undefinierte Schließverhalten herkömmlicher Rückstromsperren einen Schwachpunkt dar. Derartige Präzisionsartikel, wie sie vor allem in der Elektronik- industrie und Medizintechnik gefordert sind, werden mit hochpräzise arbeitenden Werkzeugen auf vollelektrischen Spritzgießmaschinen gefertigt, um engste Toleranzen bei Maßen und Gewichten
Schmelzedruck (bar) einhalten zu können. In einem so auf Genauigkeit getrimmten Gesamtsystem verursacht die Rückstromsperre eine Präzisionslücke, die Sumitomo (SHI) Demag jetzt mit einer für den europäischen Markt neuen und einzigartigen Entwicklung schließt. Schaltbare Sperre macht zuverlässig dicht Für das Präzisionsspritzgießen auf vollelektrischen Spritzgießmaschinen bietet der Maschinenbauer seit der K 2010 eine schaltbare Rückstromsperre, die aktiv und gezielt schließt und damit den Schneckenvorraum reproduzierbar abdichtet. Sumitomo (SHI) Demag vermarktet das Konzept unter der Marke active- Lock. Das Prinzip der neu entwickelten schaltbaren Rückstromsperre unterscheidet sich wesentlich von herkömmlichen Ring- oder Kugel-Rückstromsperren. Entscheidend ist, dass activeLock bereits zum Ende des Dosiervorgangs schließt und somit für einen geschlossenen Schneckenvorraum während der gesamten Einspritzphase, also auch bei Einspritzbeginn, sorgt. Die activeLock von Sumitomo (SHI) Demag besitzt einen drehbaren Verschlussring, der durch eine der Schneckenrotation ge- genläufige Schneckendrehung geschlossen wird (Abb. 2). Während des Plastifizierens ist die activeLock aufgrund der Schnecken- rotation offen und die Schmelze strömt durch die freien Kanäle in den Schnecken- vorraum. Nach dem Dosieren dreht die Schnecke in die entgegengesetzte Richtung und verschließt mit der Dreh- bewegung die Schmelzekanäle der Rückstromsperre vollständig und zuverlässig. Dieser Vorgang findet isoliert von anderen Prozessschritten statt und ist somit unabhängig von typischen Prozessschwankungen. Die definierte Schließ- bewegung sorgt so Schuss für Schuss für ein absolut konstantes, aktiv beeinflussbares Schließverhalten der Rückstromsperre und damit für eine deutliche Steigerung der Prozesskonstanz. Dass activeLock tatsächlich noch vor Einspritzbeginn vollständig schließt, verdeutlichen die in Abb. 3 dargestellten Druckverhältnisse, die während des Einspritzens hinter der Rückstromsperre gemessen wurden (konventionell und activeLock im Vergleich). Die Druckspitze während des Einspritzens hinter einer Standard-Rückstromsperre zeigt einen Schmelzerückfluss an. Dagegen wird bei Einsatz der activeLock kein Druckaufbau detektiert. Ausgereifte Technologie aus Japan Ein großer Vorteil ist, dass die Technologie der per Rotation verschließbaren Rückstromsperre vom japanischen Mutter- konzern Sumitomo bereits seit einigen Jahren patentiert ist. Seitdem sind mehre- re Tausend schaltbarer Rückstromsperren auf vollelektrischen Sumitomo (SHI) Abb. 3: Die Druckspitze während des Einspritzens hinter der Standard-Rückstromsperre zeigt einen Schmelzerückfluss an (links). Dagegen wird bei Einsatz der activeLock kein Druckaufbau detektiert (rechts). 800 700 700 600 600 500 500 400 400 300 300 200 200 100 100 0 0 -100 -100 -200 -200 -300 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Zeit (s) Zeit (s) Material: PA 6.6 Rote Kurve: Spritz- und Staudruck Blaue Kurve: Druck am zusätzlichen Drucksensor hinter der Rückstromsperre Schmelzedruck (bar) TECHNOLOGIE Demag-Maschinen in Asien und in den USA im Einsatz. Daher profitieren die Kunden von Sumitomo (SHI) Demag in Europa von einem großen Erfahrungsschatz auf diesem Gebiet. Seit der europäischen Einführung zur K 2010 wurden auch hier sehr gute Erfolge erzielt. Zusätzlich zu den seither gut hundert in den Markt verkauften schaltbaren Rückstromsperren arbeitete eine Reihe von deutschen Feldtestkunden, wie Wago, Tyco, Dehn + Söhne sowie Fischer, bereits vor dem offiziellen Ver- kaufsstart erfolgreich mit der am euro- päischen Markt einzigartigen Technologie. Prozesssicherheit elektrischer Maschinen gesteigert Zu den activeLock-Anwendern der ersten Stunde zählt beispielsweise die Fischer GmbH & Co. KG, Sinsheim, ein langjähriger und treuer Kunde von Sumitomo (SHI) Demag. Der auf Steckverbinder- systeme spezialisierte Spritzgießer arbeitet bereits seit 2004 mit vollelektrischen Maschinen und betreibt heute 18 IntElect- Anlagen. Robin Kemter, zuständig für Projektmanagement und Prozessoptimie- rung bei Fischer, berichtete in einem Vortrag auf der Fakuma im Herbst 2011, dass sein Unternehmen die mit den vollelektrischen Maschinen bereits deutlich gesteigerte Prozesssicherheit durch Ein- satz der activeLock noch weiter verbessern konnte. Höhere Reproduzierbarkeit, verbesserte Teilequalität, geringerer Ausschussanteil, mehr Reserven in der Wahl der Prozessparameter und größere Prozessfenster sowie geringere Abhängig- keiten von Temperatur- und Viskositätswerten lauten die wesentlichen Resultate für Fischer. Kemter demonstrierte beispielhaft die bei der Herstellung einer zweipoligen Kontaktsicherung (Abb. 4) aus PBT-GF20 erzielten Ergebnisse: Die 0,62 g leichten Teile wurden in einem 16fach-Werkzeug mit Vierfach-Heißkanal auf einer IntElect 50 (Schließkraft 500 kN, Schneckendurchmesser 25 mm) sowohl mit einer herkömmlichen Ring- Rückstromsperre als auch mit der active- Lock-Version gefertigt. Im Verlauf von 600 Schuss zeigt das Streudiagramm bei 9
Seite 1 und 2: Sumitomo (SHI) Demag - Magazin 01/2
Seite 3 und 4: Dr. Tetsuya Okamura leitet das welt
Seite 5 und 6: Durch ein dynamisches Abstimmen auf
Seite 7: Genius 2.0 Systec: Spritzgieß-Rech
Seite 11 und 12: Rückstromsperre Schussgewicht Mass
Seite 13 und 14: selbst“, betont Produktionsleiter
Seite 15 und 16: Bei der Konstruktion und Ausführun
Seite 17 und 18: Beeindruckendes Exponat: Auf der NP
Seite 19 und 20: Als Leiter Technik ist Markus Stadl
Seite 21 und 22: Mehr Power für die El-Exis SP MASC
Seite 23 und 24: Druckabbau beläuft sich dabei auf

KUNDENTAG - Sumitomo (SHI)

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?