Während der vergangenen Monate haben sich viele firmeninternen Abläufe und Entwicklungsprozesse verlangsamt und auch verändert. Trotz allem ist die Zeit nicht stehen geblieben, auch nicht in der Spritzgießtechnik. Dabei haben vor allem zwei Themen die Diskussion und Entwicklung geprägt: Digitalisierung und Kreislaufwirtschaft. Nachfolgend einige Beispiele von Entwicklungen und Projekten, die das untermauern.

In die durchgehend 3D-geformte Instrumentenblende sind zwei Displays nahtlos integriert

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Innovatives Spritzgießen in Zeiten der Pandemie

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Schaumspritzgießen

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Steuern, Regeln

Software

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Spritzgießwerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Spritzprägen

Biokunststoffe

Kunststoff Werkstoffe

Spritzgieß-Sonderverfahren

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Spritzgießsimulation

Simulation

Machine Learning

Datenanalyse

Schnecken und Plastifiziersysteme

Spritzgießmaschinen

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Lasermarkieren

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Inline- / Online-Messsysteme

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Kreislaufwirtschaft

Hinterm Horizont geht’s weiter

Johannes Kilian ist Leiter der Abteilung für Prozesstechnologien bei Engel. Im Gespräch mit ihm und Georg Steinbichler geht es um die Hebel der Digitalisierung, technische Durchbrüche und kritische Erfolgsfaktoren.

Interview mit Georg Steinbichler und Johannes Kilian zum Stabwechsel bei Engel

Doriat, Clemens, Dr.

Spritzgießmaschinen, allgemein

Prozesssimulation

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Prozessvisualisierung

Prozessautomation

Mess- / Regel- und Prozessleittechnik

Elektrische Antriebe für Spritzgießmaschinen

Antriebe

Elektrische Antriebe

Automatisierungstechnik

Co-Injektion (Barriere-/Sandwich-Spritzgießen)

Organobleche (gewebeverstärkte Thermoplast-Halbzeuge)

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

„Die Chancen der Digitalisierung nutzen“

Die Weltleitmesse K hat in diesem Jahr erstmals auf breiter Front praktikable Lösungen für eine höhere Ressourceneffizienz aufgezeigt. Ein erster Streifzug übers Messegelände.

Wie sich Rezyklate mit digitalen Helfern prozesssicher verarbeiten lassen, offenbarte die K 2022 den Besuchern anhand zahlreicher Praxisbeispiele.

Solar / PV

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Temperiertechnik

Condition Monitoring / Prozessüberwachung

Instandhaltung

Handling, Handhabungstechnik

Elastomer-Spritzgießen

Energieeffizienz

Digitalisierung

Kunststoff-Rezyklat

Silikonkautschuk

Kautschuk / Elastomere

Compoundieren

Geht doch

Mittel und Wege zu besonderen Oberflächen beim Spritzgießen wiesen die Aussteller der K 2022. Eine kleine Auswahl.

Der Materialmix des „Rear-End Cover“ ermöglicht es, hinterleuchtete Elemente mit gezielter Lichtabschottung zu erzeugen – ganz ohne unerwünschte Lichtstreuung.

Plasmabehandlung

Reinigen und Vorbehandeln

Dynamische / variotherme Temperierung

Polycarbonat

Thermoplaste

Das kann sich sehen lassen

Die Digitalisierung kommt zur rechten Zeit. Mehr und mehr entpuppen sich smarte Lösungen als Geburtshelfer ressourcenschonender Technologien und Wegbereiter für die Kreislaufwirtschaft. Digitale Assistenten für Prozessregelung und -bewertung sind längst Standard, und auch Messeaussteller ziehen einen besonderen Nutzen aus der Digitalisierung.

„Augmented Reality“ eingeblendet: Temperaturen der Schneckenzylinder-Regelzonen von  der Einzugszone bis zur Düse (beginnend rechts), sowie Animation des zukünftigen Programmablaufs

Trendige Spritzgießanwendungen auf der Fakuma 2021

Digitaler Zwilling

Wegbereiter für die Kreislaufwirtschaft

Die K 2019 in Düsseldorf wurde ihrem Anspruch, die Leitmesse für Kunststofftechnik zu sein, wieder einmal gerecht. Zumindest im Bereich Spritzgießen gab es Weltneuheiten – wenn man genau hingesehen hat.

Bild 1. Smart Operation – die Maschine wird mit nur noch vier Knöpfen bedient

Spritzgießtrends auf der K 2019

Smart Factory

Mikrospritzgießen

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe.de

Fließpressen

Handling, Handhabungstechnik für die spanende Fertigung

Linearroboter für die Kunststoffverarbeitung

Montage-Spritzgießen

Knickarmroboter

Montagetechnik

Industrieroboter

Hybrid-Spritzgießen (Metall / Kunststoff)

Ressourcenmanagement

Produktion

Mit digitaler Assistenz  zur technischen Exzellenz

Über 60 Teilnehmer konnte die Wirth Werkzeugbau GmbH zu ihren Innovationstagen im September begrüßen. Im Zentrum des Programms stand das thermoplastische Schaumspritzgießen – mit einer besonderen Neuheit bei den Maschinenvorführungen.

Geschäftsführer Werner Wirth mit dem im Endlos-Sandwich-Spritzgießen hergestellten Ski

Bei den Wirth-Innovationstagen heißt es „Wissen und Technik live erleben“

Heißkanalsysteme

Komponenten für die Kunststoffverarbeitung

Werkzeugbau mit Anwendungstechnik

Wie kann Digitalisierung konkret zur Ressourcenschonung und Steigerung der Produktionseffizienz beitragen? Die Antwort gibt Arburg auf der K 2022 mit Beispielen für eine hoch vernetzte, digitalisierte Fertigung.

Im arburgGreenworld-Pavillon des VDMA Circular Economy Forums fertigt ein Allrounder 370 A mit Rezyklat-Paket „Greenline“-Dübel von Fischer.

kunststoffe-international.com

Nachhaltigkeit dank Digitalisierung

Acht Unternehmen wurden am ersten Tag der K-Messe mit dem TecPart-Innovationspreis 2022 ausgezeichnet, eines davon doppelt und ein weiteres sogar dreifach.

Auf der K 2022 verleiht der GKV/TecPart elf Mal seinen Innovationspreis

Automatisierungszellen

Automatisierungskomponenten

Warmformen / Thermoformen

Montagelinien

Montage

Ultraschallschweißen

Verbindungstechnik Verfahren

Thermisches Fügeverfahren

Dreidimensionale Puzzles

Die Vorankündigungen im Bereich Spritzgießen lassen vermuten, dass sich die Entwicklungen der letzten Jahre fortsetzen. Dazu zählen die zunehmende Digitalisierung der Spritzgießfertigung sowie die Zusammenführung verschiedenster Kompetenzen in hochintegrierten Fertigungszellen. Im Fokus steht nicht mehr nur die Maschine allein, sondern die optimale Systemlösung, die das Werkzeug und eine individuell gestaltete Peripherie in der digitalen und realen Welt integriert. 

Fakuma 2018: Spritzgießen vernetzt und integriert 

Steuerungen (Hardware und Software)

ERP-Systeme

Treibmittel

Reinraumsysteme / -technik

Die kommunikative Maschine 

Klappern gehört zum Handwerk. In der Vergangenheit haben Handwerker auf Märkten mit hölzernen Klappern auf sich aufmerksam gemacht. Auch die Industrie heute versucht ihren Entwicklungen Gehör und Akzeptanz zu verschaffen, z. B. auf Messen und in den Medien. Was hatte die Spritzgießtechnik zuletzt zu bieten, auch abseits von Industrie 4.0? Vor allem Prozessentwicklungen, die den Einsatzbereich von Kunststoffbauteilen erweitern, sowie maschinentechnische Assistenzsysteme, die zuverlässiger eine gleichbleibend hohe Bauteilqualität ermöglichen. Und dann ist da noch das große Themenfeld Temperierung. 

Neue Wege zu besonderen Bauteileigenschaften bringen das Spritzgieß-Handwerk voran 

Klappern für die Kunststofftechnik 

Ein wichtiger Punkt bei der Gestaltung eines Kunststoffbauteils ist die individuelle Auslegung des entsprechenden Spritzgießwerkzeugs. Darum hat die Simcon kunststofftechnische Software GmbH, Würselen, bei der Entwicklung der neuen Version 11 ihrer Simulationssoftware Cadmould den Fokus auf die „T-Box“ gelegt. Der aktualisierte Funktionsumfang der Erweiterung vereinfacht die Berechnung und Gestaltung des Temperaturverlaufs im Werkzeug laut Unternehmen mehr als bisher. Die Konstruktionsphase – besonders im Falle komplexer Geometrien – wird dadurch effektiv verkürzt. 

Neue Version der Simulationssoftware Cadmould 

Additive Fertigung

Reaction Injection Molding

Virtuelle Bauteilfehler zum Anfassen 

In der dritten Auflage zieht die Fachmesse trotz leicht rückläufiger Aussteller- und Besucherzahlen eine positive Bilanz.

Drei Stationen, drei Komponenten: Drehtellerwerkzeug für die Bedienblende des Thermomix TM5

Die Moulding Expo entwickelt sich zum Branchen- und Ideenmarktplatz

Normalien für die Kunststofffertigung

Normalien

Normalien und Heißkanaltechnik

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Laserstrukturieren

Kaltkanalsysteme

Sensorbestückte Alleskönner

Komplexe Ölfiltergehäuse für Automobile werden häufig im Spritzgießverfahren hergestellt. Geometriebedingte Hotspots können die erforderliche Kühlzeit erheblich verlängern. Ein Team aus Österreich nahm Anleihen aus der Biologie: Ein biomimetisches Kühlkanalsystem ähnlich einer Blutgefäßstruktur wurde in einen Formeinsatz integriert, in der Simulation optimiert, mittels 3D-Druck hergestellt und erfolgreich im realen Spritzgießprozess getestet.

Das untersuchte Gehäuse aus PA6-GF35. Die rot eingefärbten Bereiche zeigen Masseanhäufungen an, in denen die Wanddicke bis zu 11 mm erreicht

Nutzung biomimetischer Prinzipien zur Optimierung der Bauteilkühlung beim Spritzgießen

Selektives Laserschmelzen von Kunststoff, Metall, Keramik

Verfahren für die additive Fertigung

Pulverbettverfahren

Konturnahe Kühlung

Ölfiltergehäuse effizienter herstellen

In den Werkzeugkern montierte Einsätze ermöglichen auf einfache Weise eine konturnahe Hotspot-Kühlung. Dieser Ansatz ist erheblich kostengünstiger als additiv gefertigte Kerne.

Kühlkanäle, die konturnah bis in den Hotspot führen, sind mit einfachen spanenden Methoden nicht herstellbar. Mit einem montierten Kühlelement (Mitte) ist es aber möglich.

Einfacher Konstruktionsansatz ermöglicht enorme Kostensenkung in der Werkzeugfertigung

Energie- und Kostenmanagement

Konturnah kühlen für wenig Geld

Zukunftsorientierte Spritzgießtechnologien

Am 19. September 2023 hat SimpaTec einen „Molding Innovation Day“ in Böblingen veranstaltet – mit einer bemerkenswerten Bandbreite an Themen aus der Spritzgießpraxis. Für einen lebhaften Besuch der begleitenden Fachausstellung sorgte der Veranstalter mit einem Kartentrick.

Am 19. September 2023 hat das Dienstleistungs- und Softwareunternehmen SimpaTec einen „Molding Innovation Day“ – für Eingeweihte kurz: MiDay – in Böblingen veranstaltet. Die Bandbreite an Themen aus der Spritzgießpraxis und das Spektrum der begleitenden Fachausstellung waren bemerkenswert. Für einen lebhaften Besuch der Infostände sorgte der Veranstalter mit einem Kartentrick.

Wenn ein Simulationssoftware-Anbieter zum „Molding Innovation Day“ lädt, klingt das für weitgereiste Tagungsgäste zunächst wie eine Veranstaltung unter vielen. Doch dann finden sich, in dieser Größenordnung unerwartet, in der Kongresshalle Böblingen 170 Teilnehmer und 39 Aussteller ein. Das dem programmatischen Titel gemäß ausgewogen komponierte Programm wird in parallelen Sessions in zwei Vortragssälen gespielt, in den Pausen können die Besucher auf drei Ebenen des Gebäudes mit den Ausstellern ins Gespräch kommen. Dabei ist die ganze Prozesskette abgebildet – von Produktentwicklung, Simulation und Formenbau über moderne Spritzgießproduktion und Bauteilveredelung bis zu diversen Digitalplattformen und Nachhaltigkeitsthemen.

Sensible Oberflächen und natürliche Rohstoffquellen

Den Auftakt machte – nach der Begrüßung durch Marc Kurz, einen der Geschäftsführer des Gastgebers SimpaTec – Marius Fedler, der Leiter des Kunststoff-Instituts Südwest. Er setzte für den Rest des Tages sozusagen den Ton, mit seinem Vortrag „Spritzgießen 2030 – was auf den Verarbeiter und Werkzeugbauer zukommt“. Erste Feststellung: Die Oberfläche kann alles. So findet etwa das In-Mold Coating, also das Aufbringen eines transparenten Lacks auf einen eingefärbten Thermoplast im Spritzgießwerkzeug, mehr und mehr Anwendung. Konkret nannte Fedler den Schutz verschiedener Sensoren für das assistenzunterstützte Fahren. Beispielsweise wird bei der Produktion der berühmten BMW-Niere eine beheizbare Funktionsfolie mit Polycarbonat hinterspritzt und mit Polyurethan überflutet. Damit kommt ein langer Marsch durch die Institutionen – die Erstvorstellung des sogenannten ColorForm-Verfahrens von KraussMaffei geht zurück auf die K 2010 – an sein Ziel.

Überhaupt würden „Printed Electronics“, so Fedler, zukünftig noch stärker durchschlagen, weil Displays in fast allen neuen Anwendungen zu sehen seien. Neu am Kunststoff-Institut: Bislang erfolgte die Kontaktierung über Kontaktfahnen oder Stecker, nun wurde ein Verfahren entwickelt, das eine kontaktlose Energieübertragung in alle Bereiche innerhalb eines Bedienpanels ermöglicht.

Stichwort Materialentwicklung: Neueste Aktivtäten gehen dahin, dass Polymere aus Algen, Brauereiabfällen oder sonstigen Werkstoffen generiert werden, die keine landwirtschaftlichen Flächen beanspruchen. Von sich reden gemacht hat in diesem Zusammenhang bereits der „Papierspritzguss“, bei dem ausschließlich natürliche Rohstoffe wie Cellulose und Kreide verarbeitet werden.

Strenge Regularien und eine clevere Entwicklung

Dringende Empfehlung zum Recycling: Kunststoffverarbeiter sollten sich mit diesem Thema auseinandersetzen, bevor der Kunde oder OEM sich meldet, um sich vom Wettbewerb abzusetzen und somit als künftiger Lieferant zu empfehlen. Ebenso sollten KMU sich bereits jetzt mit der CSRD (Corporate Sustainability Reporting Directive) und der entsprechenden Berichtspflicht befassen. Viele OEMs haben kundenseitig versprochen, CO2-neutrale Produkte auf den Markt zu bringen. Somit werden über kurz oder lang auch die Lieferanten PCF-Werte (Product Carbon Footprint) dokumentieren und Nachhaltigkeitsberichte zur Verfügung stellen müssen. Selbst wenn die eigene Unternehmensgröße das eigentlich nicht vorschreibt.

Nach Verweis auf weitere aktuelle Themen wie PFAS-Verbot und EMV-abschirmende Kunststoffe kam Fedler auf eine Neuheit zu sprechen: eine dynamische Temperierung im Kleinstformat. Hintergrund: Je nach Variothermie-Verfahren, können die Kosten allein für die Regelgeräte zwischen 7000 und 10.000 EUR betragen. Das Kunststoff-Institut hat ein neues Verfahren („e2Mold“) entwickelt, das nur einen kleinen Einbauraum im Werkzeug benötigt, mit 24 V arbeitet und gegenüber den Standardverfahren laut Referent einen um den Faktor 110 geringeren Energieverbrauch aufweist. Die Kosten für das Regelgerät (aus dem Elektronikhandel) sollen bei 200 bis 500 EUR liegen. Das Kunststoff-Institut sucht hier noch Unternehmen, die Interesse an einem Pilotprojekt haben.

Einige Themen seines Vorredners wie das Lackieren im Werkzeug griff auch Stefan Hofmann auf, Geschäftsführer der Siegfried Hofmann GmbH. Er erläuterte, wie hochfunktionalisierte Kunststoffbauteile durch Technologie-Kombination im Spritzgießwerkzeug hergestellt werden (können) – unter Eliminierung separater Montage-, Nachbearbeitungs- und Veredelungsprozesse. Eine enorme Entwicklung hat hier das Folienhinterspritzen genommen. Zum Beispiel das IMSE-Verfahren (Injection Molded Strucural Electronics) von Tactotek: Anspruchsvolle Bauteile wie Bedienpanels lassen sich damit in einem Schritt herstellen, indem etwa in einem 2-Kavitäten-Schiebetischwerkzeug eine Funktionsfolie und ins Werkzeug eingelegte Mikroelektronikbauteile nacheinander mit drei Komponenten – einem Lichtleiter, einer Lichtbarriere als reflektierende Oberfläche und, vis-à-vis, einer Hochglanzoberfläche (Black Panel) auf der Sichtseite – hinterspritzt werden.

Auch an anderer Stelle ging es um die Effizienz von Spritzgieß-Sonderverfahren. So präsentierte Bernd Herzog von PME fluidtec aktuelle Trends in der Wasserinjektionstechnik (WIT). Sein Schwerpunkt: das Masserückdrück-Verfahren. Grundsätzlich lassen sich mit der WIT hohle Segmente zur strukturellen Verstärkung und Materialersparnis erzeugen und komplexe Bauteile dank der Kühlwirkung des Wassers mit kürzeren Zykluszeiten. Ein besseres Masse/Steifigkeits-Verhältnis, weniger Verzug und ein geringerer Schließkraftbedarf der Spritzgießmaschine zählen ebenfalls zu den Pluspunkten.

Der spezielle Charme des Rückdrück-Verfahrens ist nun, dass das Material, das nach dem Einspritzen mit Wasserdruck als schmelzeflüssige Seele aus der Kavität zurück in den Heißkanal bzw. die Spritzeinheit gedrückt wird, im nächsten Schuss automatisch die Bauteilwand bildet. Mit zahlreichen Anwendungsbeispielen aus den letzten Jahren, unter anderem einem Drainagerohr für Klimaanlagen, einem Kupplungspedal, einem Türmodul, teils verzweigten Kühlwasserrohren und dem Thermomix-Topfgriff, konnte Herzog den Nutzen der Technik belegen.

Digitale Fingerabdrücke und Brückenbauer

Eher um den Nutzen der Digitalisierung ging es Thomas Koch vom Team Sales & Application bei Kistler. Er skizzierte, ausgehend vom Status quo der Werkzeugsensorik, den Weg zur künstlichen Intelligenz. Im Kern ermittelt ein datengetriebenes selbstlernendes KI-Modell, die in das Prozessüberwachungssystem ComoNeo von Kistler integrierte Software Stasa QC, Zusammenhänge zwischen Maschinenparametern und Qualitätsmerkmalen und ermittelt daraus einen optimalen Arbeitspunkt. Die Werkzeuginnendruckkurve (WID-Kurve) ist dabei sozusagen jeweils der individuelle Fingerabdruck. Im nächsten Entwicklungsschritt soll es darum gehen, in der Simulation eine virtuelle WID-Kurve zu erzeugen und diese ins ComoNeo zu übertragen. Damit soll das Einfahren bzw. Abmustern zum Kinderspiel werden.

Wie oft das sprichwörtliche Rad in Unternehmen unnötigerweise mehrmals erfunden wird, davon wusste Andreas Klemens, Vertrieb Süd-Deutschland bei Meusburger, ein Lied zu singen. Oft genug folgt die Dokumentenverwaltung dem Prinzip Zufall oder geht Wissen durch Mitarbeiterfluktuation verloren. Da summieren sich erhebliche Kosten, die leicht eingespart werden können – mit einem professionellen Wissensmanagement. Um das kollektive Wissen im Unternehmen zu erfassen, zu sichern, zu verteilen und letzten Endes auch weiterzuentwickeln, nutzt Meusburger die Software Wivio. Klemens wusste an alltäglichen Beispielen vorzuexerzieren und -zurechnen, wie Verwaltung, Konstruktion und Arbeitsvorbereitung, Fertigung und Qualitätsmanagement, aber auch die Geschäftsführung von einem solchen System profitieren.

Als digitaler Brückenbauer betätigt sich hingegen Christian Götze. Mit seinem Online-Marktplatz Toolplace hat er den Werkzeuganfrageprozess digitalisiert und bringt so Kunststoffverarbeiter und Werkzeugmacher zusammen. Mit wenigen Klicks können Spritzgießer vergleichbare Werkzeugangebote erhalten und neue Lieferanten finden. Die damit verbundene Zeitersparnis entlastet die eigenen Fachkräfte und erlaubt es, die Schlagzahl bei der Auftragsakquise zu erhöhen. Und angesichts hohen Kostendrucks in der Branche und unsicherer Lieferketten ließen sich auf diese Art auch die eigene Wettbewerbsfähigkeit und Innovationsgeschwindigkeit steigern, so Götze.

Weitere Präsentationen vervollständigten den bunten Themenmix und veranschaulichten,

<ul><li>wie sich die CO2-Bilanz mit nachhaltigem Werkzeugstahl aufpolieren lässt (STM Stahl Service Center),</li><li>wie mineralische Additive unangenehme Gerüche aus Rezyklaten verbannen können (Quarzwerke),</li><li>welche speziellen Heißkanallösungen für sensibel zu verarbeitende Kunststoffe die Prozesssicherheit erhöhen (Mold-Masters),</li><li>welche Bandbreite an Temperierlösungen (mitsamt den zugehörigen Konstruktionsregeln) bei vielen Anwendungen die Kasse der Verarbeiter klingeln lässt (Contura MTC, Stemke Cooling, Cimatron) oder</li><li>wie anspruchsvolle Kunststoff-Metall-Hybridbauteile (Sensorkomponenten, Statoren etc.) mit dem FaraSeal-Prozess abgedichtet werden können (Henkel Loctite-KID).</li></ul>

Die meisten Referenten waren zudem mit einem Stand in der Ausstellung vertreten, sodass sich individuelle Nachfragen im direkten Austausch klären ließen. Als zusätzlichen Gesprächsanreiz schickte SimpaTec die Teilnehmerinnen und Teilnehmer mit einer Stempelkarte ins Getümmel – ab zehn Standbesuchen gab es am Ende der Veranstaltung bei einer Verlosung die Chance auf ein paar schöne Preise.

SimpaTec Simulation & Technology Consulting GmbH  

https://www.simpatec.com

Der Ort des Geschehens: die Kongresshalle in Böblingen.

Gastgeber Marc Kurz begrüßt rund 170 Teilnehmerinnen und Teilnehmer und berichtet über Neuigkeiten von SimpaTec.

Gruppenbild: Alle Besucher hatten auf der Bühne gar nicht Platz.

2023-10-05 MiDay Simpatec

Nach dem großen Erfolg findet die nächste Auflage dieses kompakten Ein-Tages-Formats am 17. September 2024 an gleicher Stelle in der Kongresshalle Böblingen statt. Ein weiterer Termin findet am 9. April in Österreich statt.