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06.09.2010

Variotherme Temperierung mit Laserstrahlung

Zur Erwärmung der Werkzeugoberfläche wird der Laserstrahl durch ein optisches System und einen transparenten Formeinsatz gelenkt (© Kunststoffe)

Zur Erwärmung der Werkzeugoberfläche wird der Laserstrahl durch ein optisches System und einen transparenten Formeinsatz gelenkt (© Kunststoffe)

Um Bauteile mit mikrostrukturierten Oberflächen direkt im Spritzgießprozess herzustellen, ist eine präzise Abformung der feinen Strukturen erforderlich. Im Variothermverfahren wird daher kurz vor der Einspritzphase lediglich der mikrostrukturierte Bereich der Kavität mit hohen Aufheizraten erwärmt. Der Einsatz von Laserstrahlung verspricht dabei eine hohe Leistungsdichte und besonders kurze Aufheizzeiten. Das Lasersystem wird dazu neben der Spritzgießmaschine platziert, ein flexibler Glasfaser-Lichtwellenleiter überträgt den Lichtstrahl in das Spritzgießwerkzeug. Am Ende des Lichtwellenleiters befindet sich ein Kollimator mit integriertem Pyrometer. Zwei Linsen weiten den Strahl auf, ehe er rechtwinklig umgelenkt wird.

Die Oberflächen des Formeinsatzes kann direkt oder indirekt erwärmt werden: Bei der direkten Erwärmung wird der Laserstrahl nach Verlassen des Kollimators durch einen Glaseinsatz geleitet, dessen Oberfläche gleichzeitig Teil der Formnestoberfläche ist. Der Laserstrahl passiert die Kavität und wird erst auf der düsenseitigen Oberfläche absorbiert. Bei der indirekten Erwärmung wird der Laserstrahl ebenfalls durch einen Glaseinsatz geleitet, aber auf der Schließseite absorbiert. Die mikrostrukturierte Oberfläche befindet sich hier auf dem schließseitigen Formeinsatz.

Vorteil des Heizens mit Laserstrahlung ist das gezielte, impulsartige Einbringen von Wärme in die Oberfläche der Kavität. Die Lasersteuerung erlaubt es, Wärmeimpulse zu beliebigen Zeitpunkten im Spritzgießprozess zu setzen. Das neue Verfahren erreicht Aufheizraten von bis zu 300K/s. In weiteren Untersuchungen soll ein System zur externen Erwärmung mit einem Hochleistungs-Laserscanner entwickelt werden. Damit können dann ohne Modifikation des Werkzeugs diskrete Bereiche der Kavität exakt bestrahlt und erwärmt werden.

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

Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen
Pontstraße 49
DE 52062 Aachen
Tel: +49 241 80-93806
Fax: +49 241 80-92262


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