Sie ist so etwas wie die Diva im Mehrkomponenten-Spritzgießen. Doch weiß man erst einmal, wie man mit ihrem fordernden Naturell umgehen muss, kehrt sie ihre schönen Seiten hervor. Die Rede ist von der Mehrkomponententechnik, bei der zwei Silikone miteinander verbunden werden.

Vorzüge mit Hindernissen: 2K-Spritzgießen mit zwei verschiedenen Silikonen

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Elastomer-Spritzgießen

Silikonkautschuk

Kunststoff Werkstoffe

Kautschuk / Elastomere

Bloß nicht loslassen

Auf der K 2019 feiern bei Zahoransky zwei Neuheiten mit besonderem Zusatznutzen ihr Debüt. Der Geschäftsbereich Formenbau präsentiert das neue Mehrkomponentenwerkzeug Z.Warp move für eine 2K-Silikonanwendung und zeigt die Vorteile am Beispiel einer 2K-Lupe aus Polybutylenterephthalat (PBT) und Flüssigsilikon (LSR) auf: Die Lupe besteht aus jeweils zwei 2K-Bauteilen, die nach dem Spritzvorgang noch im Werkzeug montiert werden. Unternehmen erhalten dadurch nicht nur eine höhere Flexibilität in der Gestaltung und Funktion ihrer Produkte, sie können diese auch effizienter in einem Arbeitsgang herstellen. 

2K-LSR-Prozess und Zahnbürsten in Losgröße 1 

Silikone

Spritzgießwerkzeuge

Laserbearbeitungen

Zahoransky bringt zwei Neuheiten auf die K 2019 

Rampf Polymer Solutions wird fortan von einer Doppelspitze geführt. Der Spezialist für reaktive Gießharzsysteme hat Dr. Christian Weber zum Geschäftsführer für den Bereich Technik ernannt, während der langjährige Geschäftsführer Dr. Klaus Schamel für Vertrieb verantwortlich zeichnet.

Reaktionsharze

Duroplaste

Personen

kunststoffe.de

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Polyurethan

Neuer Geschäftsführer bei Rampf Polymer Solutions

Platzsparende Maschinenkonzepte für anspruchsvolle Produktionsumgebungen haben Konjunktur. Ein Praxisbeispiel aus der Pharmaindustrie zeigt, welchen Beitrag intelligente Maschinenfunktionen zur Unterstützung der Maschinenbediener und Dokumentation des Produktionsprozesses leisten.

KraussMaffei liefert maßgeschneiderte Kundenlösung für die LSR-Verarbeitung

Automatisierungszellen

Automatisierungstechnik

Mikrospritzgießen

Medizintechnik

Medizinprodukte

Gläserne Produktion

Gemeinsam mit seinem Kunden Bartenbach entwickelte der Silikon-Spezialist Starlim/Sterner eine neuartige Vorsatzoptik für LED-Lampen, die für eine homogene Lichtverteilung über alle Strahlungswinkel sorgt.

Spritzgießspezialist und Lichtdesigner entwickeln gemeinsam Bauteil für LED-Lampen

Zielgenaue Ausleuchtung mit hochtransparentem Silikon

Mit dem zweigeteilten Würfelwerkzeug Reversecube werden auf einer Anlage pro Jahr 60 Mio. Mehrkomponententeile produziert und im selben Prozess montiert. Dabei müssen sehr kurze Zykluszeiten eingehalten und gleichzeitig stabile Prozesse und eine hohe Teilequalität abgesichert werden. Mit Fillcontrol von Priamus wird deshalb eine sensorbasierte Überwachung und automatische Prozessregelung eingesetzt.

Prozessregelung automatisiert Spritzgießprozesse – hier am Beispiel eines Würfelwerkzeugs

Werkzeuginnendrucksensoren

Messtechnik

Sensoren / Messwertaufnehmer

Steuern, Regeln

Software

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Werkzeugtemperatursensoren

Qualitätssicherung Kunststoff

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung für viele Kavitäten

Das Einsatzgebiet von Würfelwerkzeugen weitet sich auf die Produktion technischer Teile aus. Arburg rundet mit der neuen Spritzgießmaschine Allrounder Cube 1800 das Programm nach unten ab. So lassen sich die Stückkosten auch bei kleineren Ausbringungsmengen deutlich senken.

Spritzgießmaschinen, allgemein

Spritzgießmaschinen

Arburg weitet hybride Cube-Baureihe aus

LSR Optiken haben eine breite Palette von Anwendungen aufgrund ihrer optischen Brillanz, der Möglichkeit, Hinterschnittgeometrien zu produzieren, und nicht zuletzt auch der wettbewerbsfähigen Preise. Die adhäsive Oberfläche, die fast nicht zu reinigen ist, macht die LSR-Teile jedoch anfällig für Verschmutzungen. Diese Eigenschaft setzt dem Einsatz der Technologie klare Grenzen. In einem Gemeinschaftsprojekt versuchen Wilhelm Weber und das Fraunhofer IFAM diese Grenzen aufzuheben.

Oberflächenmodifikation von LSR-Bauteilen verhindert störende Anhaftungen

LED / OLED-Systeme und Faseroptik

Lichttechnik

Oberflächentechnik

Staub und Verschmutzungen  ohne Chance

Um die Absagen der vielen Branchenevents irgendwie aufzufangen und dem trüben Herbst ohne Großereignis wie die Fakuma etwas entgegenzusetzen, haben sich die Spritzgießmaschinenhersteller unterschiedliche Strategien zurechtgelegt.

Spritzgießmaschinenhersteller nutzen alternative Wege der Kundenansprache

Doriat, Clemens, Dr.

Vernetzung / Cloudlösung für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Messe Fakuma

Biokunststoffe

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Schneidmühlen

Kunststoff-Aufbereitung

Was tun in einem Messe-Herbst,  der keiner ist?

Unterstützt von den fünf Schwesterunternehmen der Milacron-Gruppe und weiteren gut zwei Dutzend Industriepartnern lief der Spritzgießmaschinenhersteller Ferromatik Milacron bei seiner Hausmesse Mitte Mai zu großer Form auf.  Das Ausstellungsprogramm bot einen aktuellen Querschnitt durch die Kunststoffverarbeitung – und einige sehenswerte Premieren. 

Ferromatik Milacron veranstaltet Hausmesse erstmals im großen Unternehmensverbund 

Schaumspritzgießen

Extrusion

Blasformen

Gebündelte Kräfte 

Leicht und doch stabil ist eine Neuentwicklung des Kunststoff-Zentrums in Leipzig. Mit neuartiger Rippengeometrie und speziellen Materialkombinationen ist die wirtschaftlich herstellbare Leichtbaustruktur der konventionellen Kreuzverrippung überlegen. 

Wie sich das Leichtbaupotenzial verrippter Bauteile gezielt steigern lässt 

Schaumgerechte Leichtbaustruktur 

Ungenügende Verbundfestigkeiten führen bei Mehrkomponenten-Anwendungen mit hohem funktionalem Anspruch zu unnötig hohen Entwicklungskosten oder Ausschussraten und können für ein Unternehmen zur finanziellen Belastung werden. Voraussetzung für einen komplexen, stoffschlüssigen Verbund ist eine geeignete Materialpaarung. Durch entsprechende Vorbehandlung oder Prozessführung lässt sich jedoch auch bei schlecht aneinander haftenden Paarungen eine ausreichende Kompatibilität erzeugen. 

Dynamische Temperierung und Plasmabehandlung können die Verbundfestigkeit von Hart/Hart-Kombinationen erhöhen 

Temperiertechnik

Reinigen und Vorbehandeln

Teilereinigung

Nicht nur gleich und gleich gesellt sich gern 

Das sogenannte ColorForm-Verfahren verbindet die in herkömmlicher Verarbeitungsweise getrennten Schritte Spritzgießen und Lackieren zu einem einstufigen Prozess. Daraus ergeben sich vielfältige Qualitäts- und Kostenvorteile. Die dafür verwendeten komplett löse- und trennmittelfreien Lacksysteme sind in nahezu allen denkbaren Farbkombination verfügbar und haben alle relevanten Prüfungen für den Einsatz in der Großserie erfolgreich bestanden. 

Polyurealacke ermöglichen makellose Oberflächen in einem kombinierten Spritzgieß-  und Reaktionsprozess 

Spritzgieß-Sonderverfahren

Lackieren

Form- / Oberflächenmesstechnik

Eine bezahlbare Alternative zu konventionell lackierten Teilen 

In Bereichen mit hoher Temperaturbelastung ist der Einsatz von Standardthermoplasten als Trägermaterial für weich-elastische Siliconkomponenten limitiert. Durch die Verwendung von Hochtemperaturthermoplasten als Träger für LSR könnten solche Hart-Weich-Verbunde auch für Anwendungen zum Einsatz kommen, die eine hohe Temperaturbeständigkeit erfordern. 

Hochtemperaturthermoplaste erschließen mit LSR neue Anwendungsgebiete 

Hochleistungskunststoffe

Werkstoffprüfung, mechanisch

Hitzebeständige 2K-Verbunde 

Produkte und Dienstleistungen verkaufen, war gestern. Heute verdient der in Ostwestfalen verwurzelte Spritzgießspezialist Krallmann sein Geld mit der Entwicklung neuer Prozesse und dazu passender Anwendungen. Das Verkaufsversprechen: Kunden, deren eigenes Geschäftsmodell sich darauf beschränkt, eingefahrene Prozesse auszupressen, kommen in den Genuss ausgetüftelter Fertigungslösungen, um neue Märkte zu erobern. 

So geht Innovation heute: ein Besuch bei Krallmann – Werkzeugbauer, Kunststoffverarbeiter und Prozessverkäufer in einem 

Metallpulver-Spritzgießen

Hybrid-Spritzgießen (Metall / Kunststoff)

Innovationsmanagement

Wie Fabriken laufen lernen 

Rico stellt 2K-Membrane aus 1-Shore-Silikon mit 0,1 mm Wanddicke prozesssicher her

Ein Becher, der es ermöglicht zu trinken, ohne das Gefäß zu kippen. Und eine Silikon-Membrane, die die Flüssigkeit befördert: Das war die Ausgangssituation, als zwei Studenten der Medizintechnik mit einem Entwicklungs- und Produktionsauftrag auf Rico zukamen. Die besondere Anforderung an das Produkt: Die Membrane sollte aus einem 1-Shore-Silikon mit einer Wanddicke von einem Zehntelmillimeter gefertigt werden.

Die Trinkhilfe „sippa home“ ist ein Produkt des Münchner Unternehmens iuvas medical GmbH. Es handelt sich um einen Becher, der es Menschen mit Bewegungseinschränkungen, Schluckstörungen oder Demenz ermöglicht zu trinken, ohne das Gefäß zu kippen oder den Kopf in den Nacken legen zu müssen. Das Herzstück der Erfindung (Bild 1) 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 Spritzgieß-Experte und Werkzeugbauer Rico Elastomere Projecting GmbH.

Umstellung vom 1K-Prototyp auf ein 2K-Produkt  mit einem herausfordernden Material

Rico-Kunde 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 Zweikomponentenlösung aus Silikon und Thermoplast im mechanischen Verbund brachte den Erfolg (Titelbild). Mittels einer Probeform und mehrerer Testreihen wurde der Spritzgießprozess validiert. „Weil die Membrane so dünn ist, konnten wir nicht mit Simulationen arbeiten – das würde bei dieser Wanddicke keinen Sinn ergeben“, beschreibt Rico-Projektleiter Josef Sorger (Bild 2) die Herangehensweise.

Während der Bauteilmodifikation lieferten Materialtests wichtige Erkenntnisse. Auch für den Spritzgießprofi mit 25-jähriger Erfahrung war die Verarbeitung eines Materials mit einer Shore-Härte von nur 1 Neuland. Das verwendete, lebensmitteltaugliche Silikon folgt mit seiner wasserähnlichen Konsistenz anderen Parametern und macht die Verarbeitung sehr anspruchsvoll. „Es ist eine Silikontype mit sehr speziellen Eigenschaften. Wenn man aber weiß, wie das Material funktioniert, klappt die Verarbeitung einwandfrei“, bestätigt Sorger.

2+2-fach-Werkzeug mit behandelter Oberfläche

Durch die niedrige Viskosität und Shore-Härte fließt das Material im Rohzustand wie Wasser. Nach der Vernetzung ist es stark anhaftend und macht die Entformung sehr anspruchsvoll. Die Materialauswahl im Werkzeug und die Oberflächengestaltung der Kavitäten waren daher erfolgsentscheidend – die Lösung glückte, ohne dass man auf aufwendige Beschichtungen zurückgreifen hätte müssen. Diese tendieren bei Dauerbelastung dazu, sich zu lösen, was wiederkehrende Wartungen und die Notwendigkeit zur Erneuerung der Beschichtung nach sich ziehen kann.

Darüber hinaus erhöht sich das Prozess- und Werkzeug-Monitoring um weitere Dimensionen, die zusätzlichen Aufwand bedeuten. Die Wahl eines geeigneten Werkzeugstahls mit der richtigen Oberflächenstruktur hatte für Rico deshalb oberste Priorität. Hier griff Rico auf die Expertise des Härterei-Spezialisten HTR aus der Rico Group zurück. Das Werkzeug wurde mit 2+2 Kavitäten und für das bewährte Transferverfahren ausgelegt, d. h. das im ersten Schritt gespritzte Thermoplast-Formteil wird innerhalb des Werkzeugs mit einem Greifer (End-of-Arm-Tooling) in die Nachbarkavität umgesetzt und für die Silikon-Umspritzung vorbereitet.

Die Kombination aus einem niedrigviskosen Silikon, dem großen Durchmesser von 62 mm und der mit 0,1 mm extrem dünnen Wanddicke der Membrane ist spritzgießtechnisch nicht trivial. Durch die direkte Anspritzung mit einem Nadelverschlusssystem produziert Rico die Membrane mit einem vollautomatischen Prozess abfallfrei, mit einer ökonomischen Zykluszeit und in reproduzierbarer Teilequalität.

Präzise Temperaturführung und ein ausbalanciertes Kaltkanalsystem sind laut Sorger hier nicht die Kür, sondern die Pflicht. Die hohen Anforderungen an das Werkzeug und den Prozess erforderten eine genaue Temperaturführung und ein ausgeklügeltes Vakuumsystem. Jede Änderung um wenige Grad Celsius hätte bereits eine Veränderung im Fließverhalten und der Reaktivität des Materials bedeutet. Auch das Tempern stellte eine Herausforderung dar. Insbesondere die Eigenschaften dieses speziellen LSR (Liquid Silicone Rubber, Flüssigsilikonkautschuk) machten einige Voruntersuchungen notwendig, um das Materialverhalten zu evaluieren.

Um zusätzliche Montage- oder Konfektionierungsschritte beim Kunden einzusparen, hat Rico die Automatisierungsschritte und nachgelagerten Prozesse auf die Bedürfnisse von iuvas abgestimmt, wo in zwei Varianten gearbeitet wird. Die Teile werden vom Spritzgießprozess direkt und kontrolliert dem Tempern zugeführt und danach automatisiert verpackt, d. h. entweder einzeln verpackt oder in größeren Mengen in Kartons geschichtet. Somit werden die 2K-Membrane ohne Berührung durch einen Menschen in sauberer Produktionsumgebung hergestellt.

Kunde iuvas war von dieser Herangehensweise beeindruckt. David Fehrenbach, bei iuvas zuständig für Entwicklung und Produktion, erklärt: „Wir waren schon beim ersten Besuch von Ricos Ideen überzeugt. Der erste Eindruck hat sich durch Liefertreue, kurze Dienstwege und hohe Qualität bestätigt.“

RICO Elastomere Projecting GmbH 

https://www.rico.at

Ausgabenartikel

2K-Membrane: Die Neuentwicklung einer Zweikomponentenlösung  aus Silikon und Thermoplast im mechanischen Verbund war der Schlüssel zur prozesssicheren Herstellung

16:9

Bild 1. Aufbau des „sippa home“-Trinkgefäßes, aus dem Menschen  mit Schluckstörung oder Bewegungseinschränkungen leichter trinken können

Bild 2. Eine präzise Temperaturführung war oberstes Gebot im Herstellungsprozess, so Rico-Projektleiter Josef Sorger 

Rico - Hauptartikel

Sonja Kirner arbeitet im Marketing Management der Rico Elastomere Projecting GmbH, Thalheim bei Wels/Österreich.

ausgabe 07/2021

ausgabe 06/2021

ausgabe 05/2021

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