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05.12.2011

Optimierung des variothermen Spritzgießens

Um beim Spritzgießen eine präzise Abformung und lange Fließwege zu erreichen, kommt die so genannte variotherme Prozessführung zum Einsatz. Dabei handelt es sich um das Aufheizen der Werkzeugoberfläche vor dem Einspritzen des Kunststoffs und das möglichst raschen Abkühlen des Werkzeuges nach dem Formfüllvorgang. Um den variothermen Spritzgießprozess weiter zu optimieren, wird in einer im Oktober 2011 veröffentlichten Patentanmeldung eine spezielle Beschichtung des Werkzeugs vorgeschlagen.

Anstelle der herkömmlichen Temperierkanäle wird der komplette Bereich unterhalb der Kavität für die Temperierung gentuzt (© Wittmann)

Anstelle der herkömmlichen Temperierkanäle wird der komplette Bereich unterhalb der Kavität für die Temperierung gentuzt (© Wittmann)

Auf dem Werkzeug wird demnach zunächst eine elektrisch und thermisch isolierende Schicht aufgetragen. Sie kann aus Metalloxiden (beispielsweise Zirkonoxid oder Siliziumoxid) oder aus oxidischer Keramik bestehen und weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 200 und 450 µm auf. Diese Schicht kann beispielsweise durch Flammspritzen, durch Plasmaspritzen, durch pulsierte Laserbeschichtung (PLD), durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) aufgebracht werden.

Auf dieser Isolierschicht befindet sich - der Kavität zugewandt - eine elektrisch leitende Metallschicht mit einer Dicke zwischen 1 µm und 50 µm. Diese Metallschicht, die als Heizschicht fungiert, besteht bevorzugt aus Chrom, Nickel oder Edelmetallen bzw. Legierungen dieser Metalle. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die metallische, elektrisch leitfähige Beschichtung erwärmt sich die Heizschicht.

Die Aufheizung wird mit niedriger Spannung von bis zu 50 V und hohen Strömen von 10 A bis 10.000 A druchgeführt. Mit diesen Spannungen können in der 50 µm dicken Heizschicht Aufheizraten von mehr als 100 K/s erreicht werden. Daher sind in den meisten Fällen Heizzeiten von maximal 2 s ausreichend. Diese sehr kurzen Heizzeiten können zeitneutral z. B. in den Werkzeugschließvorgang integriert werden. Die kurzen Heizzeiten führen außerdem dazu, dass weniger Heizenergie in das Werkzeug eingebracht wird. Daher kann das Werkzeug nach dem Einspritzen des Polymers schneller wieder abgekühlt werden.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Wittmann Battenfeld GmbH
Wiener Neustädter Straße 81
AT 2542 Kottingbrunn
Tel: +43 2252 404-0
Fax: +43 2252 404-1062


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