Wer bei einem Bauteil von Metall auf Kunststoff umsteigen, die Zahl der Komponenten dabei von acht auf drei reduzieren und gleichzeitig Gewicht und Herstellungskosten senken will, muss mit viel Sorgfalt agieren, um alle Anforderungen zu erfüllen. Besonders wenn es sich um einen mechanisch stark beanspruchten Artikel im heißen Getriebe handelt. GK Concept entwickelte eine neue Schaltgabel – und erhielt dafür gemeinsam mit dem Auftraggeber Koki Technik den GKV/TecPart-Innovationspreis 2019.

Serienreife Schaltgabel aus Kunststoff erbringt Höchstmaß an Funktionsintegration

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ALKAZ Sp. z o.o. Sp. K.  

https://www.plastics.alkaz.pl/de

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Die eigene Lieferfähigkeit aufrechtzuerhalten und die Lieferanten stärker einzubinden wird in Zeiten der Covid-19-Pandemie zur zentralen Aufgabe für Verarbeiter. Hier setzt Barnes Molding Solutions an: „Lokal gefertigt, global qualifiziert“, lautet die Devise.

Welche Vorteile ein Netzwerk zur globalen Qualifizierung im Spritzgießformenbau hat

Erstbemusterung, Erstmusterprüfbericht

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Schnell und effektiv zum  Produktionsstart

Die HASCO Hasenclever GmbH + Co KG wurde 1924 in Lüdenscheid gegründet.

HASCO Hasenclever GmbH + Co KG  

https://www.hasco.com

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Die Otto Graf GmbH ist in vielen Segmenten der Wasserbewirtschaftung Marktführer. Das erreicht das badische Unternehmen vor allem durch Innovationen im Recycling von Kunststoffen. Ein wichtiger Partner ist in diesem Zusammenhang das Beratungsunternehmen PFIF, das es versteht, Förderprogramme und Neuerungen zusammenzubringen.

Graf setzt auf Recycling und einen Spezialisten für Förderanträge

Innovationsmanagement

Spritzprägen

Für innovative Projekte den passenden Fördertopf finden

Der erwartete postpandemische Aufschwung verzögert sich. So sind die deutschen Werkzeug- und Formenbaubetriebe aufgefordert, sich intensiv den potenzialträchtigen Erfolgsfaktoren Digitalisierung, Nachhaltigkeit, Kollaboration und technologische Innovation zu widmen.

Kunststoffverarbeitung allgemein

Quo vadis, Werkzeugbau Deutschland?

Verbrauchsmaterialien für die In-vitro-Diagnostik unterliegen hohen Anforderungen an Qualität und Stückzahl, aber auch an das Herstellumfeld im Reinraum. Das hat Implikationen für die gesamte Anlagentechnik – und besonders für den Werkzeugbau.

Strategisches Vorgehen durch Klassifizierung nach Produktgruppen

Medizinprodukte

Werkzeug-Plattformen  für IVD-Verbrauchsmaterialien

Mit der seit August 2020 verfügbaren Krug Virtual World hat die Krug Gruppe ein nach außen weithin sichtbares Zeichen der digitalen Bemühungen geschaffen, das mittlerweile für ein effektives Kundenmanagement nahezu unverzichtbar ist.

Faserverarbeitung

Digitale Transformation

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Krug unterstützt Kundenmanagement durch virtuellen Showroom

Seit Anfang Jahr hat die Otto Hofstetter AG das operative Management neu geregelt. Zum 1. Februar 2021 erweiterte das Unternehmen zudem das Angebot um die Herstellung von Werkzeugen für die Pharma- und Medtech-Industrie.

Otto Hofstetter AG mit neuem Kompetenzfeld und operativen Management

Das 25. Jubiläum der Hein-Technologietage wollte das Unternehmen trotz Corona-Pandemie nicht ausfallen lassen. Der virtuelle Ersatz Ende Februar war gleichzeitig ein Ausblick auf weitere digitale Fachveranstaltungen.

Weiterbildung, allgemeine

Seminare, Schulungen, Kongresse

Virtuelle Jubiläumsveranstaltung des Konstruktionsbüros Hein

25 Prozent Materialersparnis im Vergleich zu herkömmlichen Impfspritzen gleicher Größe – das ist das Ergebnis einer aktuellen Entwicklung in einem boomenden Markt.

Eine der leichtesten Impfspritzen der Welt

Die Auswerferpaket-Sicherung E 1940 der Meusburger Georg GmbH & Co KG, Wolfurt/Österreich, verhindert durch eine automatisierte Sicherung und Entsicherung das selbstständige Verfahren des Auswerferpaketes. Dazu ist laut Hersteller kein zusätzlicher Arbeitsschritt notwendig. Beim Aufspannen des Werkzeugs auf die Maschine wird die Sicherung automatisch deaktiviert und beim Abspannen wieder aktiviert. Das Produkt verfügt über eine flexible Funktion, in der Distanzleiste oder zentral als Stützbolzen. Für anfallende Servicearbeiten am Auswerferpaket ist die schnelle Deaktivierung von Vorteil. Die Auswerferpaket-Sicherung ist vom Hersteller ab sofort ab Lager lieferbar. 

Sichere Spritzgießprozesse 

Auswerferpaket-Sicherung E 1940 

Die Römheld GmbH, Laubach, präsentiert einen elektromechanischen Blockzylinder für das ölfreie Betreiben von Kernzügen in Spritzgießformen. Der Zylinder anstelle von hydraulischen oder pneumatischen Spannelemente eingesetzt werden. Die Komponente bietet eine Spannkraft von bis zu 20 kN und einen Hub bis 100 mm. Sie eignet sich beispielsweise für den Betrieb von Kernzügen an Spritzgießformen in der Lebensmittelindustrie und in der Medizintechnik. 

Ölfreies Betreiben von Kernzügen in Spritzgießwerkzeugen 

Elektrische Antriebe

Elektromechanischer Blockzylinder 

Zum komplexen Hinterspritzen, beispielsweise von Naturfaserbauteilen, hat die Incoe International Europe , Rödermark, einen Nadelverschlusszylinder für minimale Bauräume entwickelt. Der Miniaturhydraulik HEM bietet eine flexiblere Wahl der Anschnittpunkte und ermöglicht Platz für Versorgungsleitungen. Dies liegt nicht nur an der geringen Größe, sondern auch daran, dass die Abgänge der Kühlleitungen in vier verschiedenen Richtungen möglich sind. Die Miniaturhydraulik ist mit den langen Düsen der Serie DF 12 kombinierbar und daher auch für Werkzeuge zum Hinterspritzen großer Naturfaserbauteile geeignet.

Freiraum im Werkzeug 

Nadelverschluss-Miniaturhydraulik HEM 

Die Meusburger Georg GmbH & Co KG bietet den Kugelmitnehmer E 1807 an, der eigens für den Einbau in 3-Platten-Werkzeuge entwickelt wurde. Durch den direkten Einbau in der Platte ist keine seitliche Bearbeitung der Formplatten notwendig. Trotz der kleinen Baugröße und dem geringen Einbauraum des Kugelmitnehmers verfügt dieser laut Hersteller über hohe Entriegelungskräfte, wodurch ein sicheres Loslösen der schwimmenden Platte garantiert wird.

Für 3-Platten-Werkzeuge 

Werkzeugkonstruktion

Kugelmitnehmer E 1807 

 Über die Geburtsstunde eines Formteilautomaten für Partikelschäume

Mit einer neuen Maschine und hocheffizienten Werkzeugen möchte eine Werkzeugbauer mit langjähriger Spritzgießhistorie die Partikelschaumverarbeitung so verschlanken, dass sie auch für Spritzgießverarbeiter interessant wird.

Ein Kreis schließt sich: Ein Werkzeugbauer mit langjähriger Spritzgießhistorie will die Partikelschaumverarbeitung auf die nächste Stufe heben. Mit einer neuen Maschine und hocheffizienten Werkzeugen soll die Technik so verschlankt werden, dass sie auch für Spritzgießverarbeiter interessant wird.

Eine Entwicklungskette, in der für ein definiertes Produkt mit allen seinen Anforderungen das passende Werkzeug konstruiert und dieses mit einer Maschine mit den richtigen Leistungsparametern kombiniert wird, ist in der Kunststoffverarbeitung nichts Ungewöhnliches. Dass für ein hocheffizientes Werkzeug aber erst eine neue Maschine entwickelt und gebaut werden muss, um sein volles Potenzial auszuschöpfen, dürfte eher selten vorkommen. Dies ist die Geschichte der neuartigen „Bead.Machine“, mit der die Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH ein neues Kapitel aufschlagen möchte – in der Partikelschaumverarbeitung, wie die englische Bezeichnung für Schaumkügelchen (Bead) bereits vermuten lässt.

Bei einem pandemiebedingt nur virtuellen Besuch in den Räumen des in Lichtenfels (Oberfranken) ansässigen „Impulsgebers“ – mit diesem Slogan trägt das Unternehmen in gespielter Bescheidenheit seine in Jahrzehnten geübte Innovationskraft in die Welt – präsentieren die für diese Entwicklung maßgeblichen Köpfe den Prototyp der Maschine. Im Herbst dieses Jahres soll die „Version 2.0“ vorgestellt werden. Einstweilen läuft ein zweiter Prototyp im Feldtest beim Projektpartner WSVK.

Die Geschichte beginnt eigentlich vor fast 20 Jahren, als Hofmann sich erstmals damit beschäftigte, Formeinsätze für Spritzgießwerkzeuge mit einem pulverbettbasierten Laserschmelzverfahren additiv zu fertigen. Mag dies der räumlichen Nähe zu der kurz zuvor gestarteten Concept Laser GmbH und der familiären Verbundenheit zu ihren Gründern geschuldet gewesen sein, entwickelte sich daraus schon bald ein einträgliches Geschäft mit der konturnahen Kühlung für geometrisch komplexe Formteile, z. B. um Hotspots zu eliminieren. „Das Kühlkanaldesign der dafür benötigten 3D-gedruckten Stahleinsätze ließ sich auf konventionellem Weg mit Bohrungen nicht umsetzen“, erklärt Stefan Hofmann, Geschäftsführer in dritter Generation.

Das sogenannte LaserCusing-Verfahren von Concept Laser, eine Variante des selektiven Laserschmelzens (SLM), war später auch die Basis für die Entwicklung 3D-gedruckter Partikelschaumwerkzeuge. Das Partikelschäumen ist ein energieintensives Verfahren, bei dem Schaumstoffperlen im Werkzeug mit Wasserdampf miteinander zum Formteil verschweißt werden. Jonas Beck, bei Hofmann verantwortlich für die Geschäftsfeldentwicklung, schildert die Anfänge: „Weil in der Partikelschaumverarbeitung 90 bis 95 % der eingesetzten Energie in der Peripherie oder im Werkzeug verloren gehen und nur 5 bis 10 % im Bauteil ankommen, war unsere Grundidee, direkt an der Kavitätenwand Material einzusparen, die Wärme so schneller zum Bauteil zu bringen und damit auch Zykluszeit und Energieverbrauch zu senken.“

Die Kavitätenwanddicke herkömmlicher Aluminiumwerkzeuge, wie sie im Partikelschäumen verwendet werden, mit in entsprechende Bohrungen eingeschlagenen Dampfdüsen und mit einer großen Dampfkammer verbunden, beträgt 10 bis 20 mm. Bei den additiv gefertigten Werkzeugeinsätzen aus Stahl sind die Wände nur 1,5 mm dick. Darunter befindet sich eine Gitterstruktur, die mehrere Funktionen wahrnimmt, wie Johannes Schütz, seit Ende 2018 verantwortlich für die Entwicklung der Bead.Machine, erläutert: „Sie muss zum einen die sehr dünne Kavitätenwand gegenüber den Prozesskräften abstützen, zum anderen muss sie durchlässig sein und darf Dampf, Wasser und Luft nur einen geringen Strömungswiderstand in isotroper – also jeder – Richtung entgegensetzen.“

Zudem sei die wie ein Wärmetauscher wirkende Gitterstruktur maßgeblich für eine gleichmäßige Dampffreisetzung in die Kavität und Temperierung deren Oberfläche. „Das liegt daran, dass wir die Düsen völlig frei in der Werkzeugwand positionieren und geometrisch gestalten können. So können wir beim 3D-Drucken dieser Strukturen nicht nur die Strömungsverluste weitgehend reduzieren, sondern auch die Werkzeugoberfläche als Designelement nutzen“, so Schütz. Die bis zu 8000 Minidüsen in der Kavität einer etwa smartphonegroßen zweiteiligen Box lassen sich gut durch die Texturierung der Oberfläche kaschieren. Um einen ähnlichen Effekt mit konventionellen Aluminiumwerkzeugen zu erzielen, muss das mit einem Narbungsverfahren oder per Laserabtrag gemacht werden – beides sehr teure Prozesse.

Kleine Wirtschaftlichkeitswunder  für zu große Maschinen

Von Anfang an beteiligt an der Entwicklung war neben einem Forschungsinstitut auch der Partikelschaumverarbeiter WSVK, der u. a. als Hersteller der Massagerolle Blackroll bekannt ist und jetzt die neue Maschine testet. Das erste Etappenziel, ein leichtes Werkzeug, bei dem nur eine kleine Masse aufgeheizt werden muss, war schnell erreicht und wurde in der Praxis mit verschiedenen Formteilen erprobt. Im nächsten Entwicklungsschritt gelang es, die großen externen Dampfkammern, die in jedem Zyklus aufgeheizt und (durch Besprühen mit Wasser) wieder abgekühlt werden müssen, in kompakter Bauweise in die gedruckte Gitterstruktur zu integrieren. Erstmals hat Hofmann diesen Kniff auf den Impulstagen 2018 anhand eines Werkzeugs für einen Griffknauf vorgestellt. Auf der in eigener Regie durchgeführten Tagung mit Hausmesse war es auch, dass eine Frage aufkam, und mit der Frage ein Problem.

Die Frage lautete: „Warum verkaufen wir nicht nur noch solche funktions- und kraftflussoptimierten Werkzeuge?“, sagt Stefan Hofmann im Rückblick. „Zumal sie an Effizienz in der Partikelschaumverarbeitung bis heute unübertroffen sind. Das drückt sich im Dampfverbrauch ebenso aus wie in der Zykluszeit.“ Doch die Realität stellte dem schönen Plan zunächst ein Bein: Die kleinen Wirtschaftlichkeitswunder – dazu später mehr – passten überhaupt nicht zu den herkömmlichen großen Maschinen. Wer auf der Kunststoffleitmesse K 2019 gesehen hat, welche Verrenkungen nötig sind, um ein Werkzeug der neuen Art daran zu adaptieren, bekam einen Eindruck davon.

Alle Mittel der Digitalisierung ausgeschöpft

Auch für Laien war offensichtlich: Klassische Anlagen sind für ganz andere Werkzeugtypen ausgelegt – „in puncto Medienführung, Regelung der Ventile und was die Größe der Aufspannplatten und der Dampfkammer angeht“, so Hofmann. Scherzhaft fügt der 39-Jährige hinzu: „Unsere Werkzeuge wiegen vermutlich weniger als die Ventile, die die Dampfströmung regeln.“ Das Messeexponat mit den überdimensionierten Medienleitungen konnte überhaupt nur mit maximaler Drosselung gefahren werden, weil das Werkzeug eben nur einen Bruchteil der üblichen Wasser- und Dampfmenge benötigte. So ist den Entwicklern bei Hofmann schnell klar geworden, dass „wir diese Herausforderung nur bewältigen können, wenn wir einen Formteilautomaten bauen, der zu unseren Werkzeugen passt“.

Hier kam Hofmann zugute, dass das Unternehmen sein Betätigungsfeld bereits vor Jahren auf Sondermaschinenbau und Automatisierung ausgeweitet hat. Was mit der Auftragsfertigung für Kunden nach deren Konstruktionsvorgaben („Build-to-Print“) begann und bald zu eigenen Lösungsansätzen im Maschinenbau führte, hat letztlich „die Basis gelegt für die Entwicklung dieser Maschine“, so Stefan Hofmann. Dabei habe der Partner WSVK in intensiver Detailarbeit die Anforderungen an die Bead.Machine definiert. Dies berührte Punkte wie Plattenparallelität, Schließgenauigkeit und Formschutz ebenso wie eine verlässliche Reproduzierbarkeit – neben der schieren Größe weitere Schwachstellen in der aktuellen Anlagentechnik. Die geringe Feinfühligkeit der herkömmlichen Formteilautomaten war ursächlich dafür, dass einige von Hofmann ausgelieferte Werkzeuge in der Produktion beschädigt wurden.

Zum Beispiel an den präzise ausgeführten Tauchkanten. Diese Präzision ist Voraussetzung, um auch anspruchsvolle Teile werkzeugfallend in entsprechender (gratfreier) Qualität produzieren zu können. „Und diesen Anspruch haben wir natürlich“, fügt Hofmann hinzu. Einen besonderen Fokus legten die Entwickler auf die Maschinensteuerung. Projektleiter Schütz dazu: „Der Kunde hat damit die Möglichkeit, alle Teilschritte zu parallelisieren, die man parallelisieren kann.“ Um Zykluszeit zu sparen, finde z. B. das Rückblasen statt, während schon bedampft werde. „Wir haben die Steuerung zu 100 % bei uns im Haus programmiert und dafür etwa 15.000 Zeilen Programmcode geschrieben. Damit greifen wir tief in die Regelungstechnik ein“, so Schütz weiter. Beispielsweise lasse sich das Regelungsverhalten der Ventile werkzeugspezifisch anpassen, um auf die Unterschiede in der Dynamik zwischen größeren und kleinen Werkzeugen zu reagieren.

Hofmann arbeitet in der Entwicklung auch mit den Mitteln des digitalen Zwillings und der virtuellen Inbetriebnahme, damit das Projektrisiko kalkulierbar bleibt. Und die Entwicklung soll weitergehen, Richtung vollautomatisierte Fertigung: „Eine mannlose Partikelschaumverarbeitung ist bis dato nach unserer Kenntnis nicht möglich. Wir wollen unsere Maschine Schritt für Schritt smarter machen, sodass sie sich irgendwann selbst nachregelt“, beschreibt Stefan Hofmann seine Vision. Der Automat ist für einen Dampfdruck von bis zu 5 bar ausgelegt und damit für verschiedene Materialien mit hohen technischen Anforderungen geeignet.

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