Werkzeug- und Formenbau

Aktuelles / Entwicklungen - Werkzeuge und Formenbau

02.05.2017
Mehrkomponentenlösungen

Die Engineered Materials Group von Parker Hannifin stellte auf der Hannover Messe  eine umfangreiche Palette von Mehrkomponentenlösungen aus vielfältigen Materialkombinationen wie Gummi/Kunstoff, Gummi/Metall und Kunststoff/Kunststoff vor.

Durch die Integration mehrerer Bauteile bzw. Funktionen in einem einzigen Bauteil eröffnen sich Anwendern neue Entwicklungsmöglichkeiten und vielfältige Sparpotenziale. So können 2K/xK-Produkte für unterschiedlichste Anwendungen realisiert werden, z.B. Gehäusebauteile mit statischer Dichtfunktion, Antriebsabdichtungen oder Dichtelemente mit Form-/Kraftschluss-Fixierung. Die Mehrkomponenten-Technologie verbindet unterschiedliche Werkstoff-Komponenten in einem integrierten Formteil miteinander. Die Kombinationen sind nicht beschränkt auf Elastomer-Werkstoffe mit unterschiedlichen Eigenschaftsmerkmalen, sondern schließen durch den Einsatz des Mehrkomponentenspritzguss-Verfahrens auch eine Vielzahl sogenannter Hart-/Weich-Verbünde ein. Dabei bildet ein Thermoplast oder Metall die harte Komponente (Trägerteil), während die weiche Komponente aus einem Elastomer-Werkstoff besteht. Zwischen Trägerbauteil und Elastomer besteht ein direkter chemischer Haftungsverbund, der mit oder ohne Haftvermittler geschaffen werden kann. Durch die Kombination der spezifischen Vorteile verschiedener Werkstoffe in einem Bauteil können völlig neue Entwicklungspotenziale realisiert werden. Dabei ermöglicht weitgehende Designfreiheit komplexe, aber gleichzeitig auch kompakte und gewichtssparende Geometrien und erweiterte Bauteilfunktionalitäten. Mit konventionellen Methoden wirtschaftlich kaum oder nur schwer realisierbare Produkte können so umgesetzt werden. Darüber hinaus bietet die Integration mehrerer Bauteile bzw. Funktionen in einem einzigen Bauteil dem Anwender weitere Vorteile und Sparpotenziale, z.B. durch Verkürzung der Prozesskette, vereinfachte Montage und reduzierten Aufwand in der Logistik und Qualitätssicherung.

Parker Hannifin Manufacturing, Mehrkomonentenlösungen.
06.09.2016
simcon kunststofftechnische Software GmbH

Simcon stellt auf der K ihre Version 9.0 der Software für Spritzgießsimulation Cadmould® 3D-F vor. Diese Simulationslösung für Werkzeughersteller, Produktentwickler und Kunststoffverarbeiter bietet eine überarbeitete und neue Arbeitsumgebung und wurden mit den zusätzlichen Optionen für die Bereiche Thermoplastschaumspritzgießen und Prozessoptimierung erweitert. Darüber hinaus wurden die Lizenzen flexibler gestaltet und die Materialdatenbank ausgebaut.

Ein Kennzeichen der neuen Version ist die Definition von Qualitätsmerkmalen für die Prozessoptimierung mit Cadmould® und die automatische Optimierung mit Varimos®: Anwender können nun noch mehr Simulationsergebnisse direkt verfolgen, auswerten und optimieren. Auch können Ebenheiten und Rundheiten jetzt gemäß der DIN EN ISO 1101 definiert und ausgewertet werden. Über die zentrale Arbeitsumgebung Geometry Explorer erhält der Nutzer Zugang zu allen Komponenten, die er mittels „direct manipulation“ einfach bearbeiten kann – von Formteilen über Einlegeteile bis hin zu Heiß- und Kaltkanalsegmenten. Die grafische Hervorhebung der Komponenten beim Überfahren mit der Maus vereinfacht die Bearbeitung von komplexen Komponenten wie z.B. konturnahen Temperiersystemen. Einfacheres Arbeiten verspricht auch die Ausweitung des Moduls für simuliertes Thermoplastschaumspritzgießen – Foam – um Pre- und Postprocessing-Funktionen. Die realitätsnahe Simulationsgenauigkeit von Cadmould® 3D-F Foam wurde zudem in umfangreichen Tests gemeinsam mit dem Kunststoffzentrum Leipzig (KUZ), dem Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen (IKV) und Partnern aus der Industrie validiert. Die neue Version 9.0 ermöglicht den Zugriff auf 440 neue Materialdatensätze sowie 200 Heißkanäle der PSG Plastic Service GmbH.

08.08.2016

Ein neuartiges Werkzeug des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hilft, den Compoundierprozess zu optimieren. Es beantwortet aus Forschungssicht die Frage, welche Mechanismen beim Anschmelzen und dem damit verbundenen Energieeintrag in die Schmelzzone wirken. Den Wissenschaftlern ist es gelungen, mit innovativen Messtechniken einen Einblick in diese Prozesse zu gewinnen. Ihre Erkenntnisse werden der Compoundier-Industrie in Zukunft eine sehr material- und prozessspezifische Gestaltung der Schmelzzone ermöglichen.

So wird es bei gleicher Prozesssicherheit möglich sein, den Energieeintrag in das Polymer auf das notwendige Minimum zu reduzieren und den gesamten Prozess profitabler zu gestalten. In dem optimierten Prozess wird das Polymer thermisch und mechanisch weniger beschädigt, was wiederum die mechanischen Eigenschaften und die chemische Beständigkeit des Produktes verbessert und die Emissionen reduziert, die durch die Verarbeitung entstehen. Für die Compoundier-Industrie hat das initiale Aufschmelzen eine große Bedeutung, da bis zu 80% der gesamten Energie in der Plastifizierzone und hier speziell in der ersten Knetblockstufe eingebracht wird. Für die systematische Untersuchung des Energieeintrages in der Aufschmelzzone gleichläufiger Doppelschneckenextruder wurde ein Werkzeug entwickelt, mit dessen Hilfe sich der Querschnitt der Plastifizierzone visualisieren lässt. Dazu kommt eine Hochgeschwindigkeitskamera zum Einsatz, die mit einer Auflösung von 2.000 Einzelbildern pro erstmalig die Bewegung, Deformation und das initiale Aufschmelzen von Kunststoffgranulaten darstellen, dokumentieren und bewerten konnte. Diese Aufnahmen wurden mit einer hochauflösenden Drehmomenten-Messung kombiniert. So lässt sich der mechanische Energieeintrag ortsaufgelöst jedem visualisierten Zustand zuordnen und die theoretische Temperaturerhöhung berechnen. Hinsichtlich der  plastische Deformation eines Polypropylengranulates zeigte sich, dass das Granulat durch eine massive plastische Deformation zum Fließen gebracht wird und lokal initial innerhalb von Sekundenbruchteilen plastifiziert. Dabei wird das Granulat zunächst zwischen der aktiven Flanke und der Zylinderwand verklemmt. Anschließend folgt eine Deformation, welche in zwei Phasen eingeteilt werden kann: Zunächst wird das Granulat verdichtet und in das freie Volumen gepresst. Anschließend wird in dieses vorkompaktierte Volumen massiv Energie durch weitere plastische Deformation eingebracht. Diese Vorgänge dauern bei einer Schneckendrehzahl von 1.200 min-1Umdrehungen pro Minute nur rund fünf Millisekunden. Neben der plastischen Deformation im Zwickelbereich kommt es auch zu einer Kompression vor der aktiven Flanke. So wurde deutlich, dass neben den Materialeigenschaften vor allem geometrische Aspekte, wie beispielsweise die Granulatgröße und -form sowie das freie Volumen im Knetblockbereich, einen wesentlichen Einfluss auf das Aufschmelzen haben. Die Quantifizierung erfolgt mit einer hochauflösenden Drehmomentenmessung.

K 2016, Halle 7, Stand SC01

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
28.06.2016

Die Reaktionstechnik von KraussMaffei zeigt auf der K 2016 mit SealStar ein neues Dichtungssystem, das den Anforderungen beim PU-Hinterschäumen – den Prozess im Werkzeug effektiv abzudichten und dennoch gezielt zu entlüften – gerecht wird. Das Dichtungssystem ist in voller Länge aufblasbar und sorgt damit für eine sichere und effizientere Abdichtung in Eck- und Anschlussbereichen als bisherige Systeme.

Beim Polyurethan-Hinterschäumen z.B. von Instrumententafeln sind besonders dichte Werkzeuge gefordert. Spezielle ins Werkzeug eingebrachte aufblasbare Standard-Dichtungsschläuche aus Silikonkautschuk oder Latex mit oder ohne Füllschnur sorgen dafür, dass kein Polyurethan den Zwischenraum zwischen Folie und Spritzgussformteil verlässt. Schwierig wird es jedoch bei den End- und Anschlussstücken, hier ist die Gefahr des Überschäumens am größten. Der SealStar ist in voller Länge aufblasbar und legt sich passgenau an die vorhandenen Bauteilkonturen. Dadurch wird die zusätzliche Nacharbeit deutlich reduziert. Der SealStar lässt sich in unterschiedliche Einbausituationen platzieren. Gerade das Dichten in den sonst kritischen Steilbereichen ist dadurch möglich. Der SealStar ist ein relativ einfach aufgebautes Dichtungsend- und Anschlussstück aus Silikonkautschuk. Die Herstellung ist im Vergleich zu allen mechanisch betriebenen Systemen am Markt kostengünstiger. Darüber hinaus lässt sich das neue System schnell und einfach bei laufender Produktion ohne zusätzliches Werkzeug austauschen. Seit Mai 2016 befindet sich der SealStar im Feldversuch bei Kunden. Das neue Dichtungssystem ist von KraussMaffei zum Patent angemeldet.

Ein optional angebotenes System zur elektronischen Dichtungsüberwachung unterstützt die höhere Qualität der Bauteilfertigung und steigert damit die Produktivität. Mithilfe eines Durchflusssensors werden die aufblasbaren Dichtungen auf Beschädigungen überprüft. Ist eine Dichtung defekt, so registriert der Sensor einen Luftstrom im jeweiligen Dichtungsabschnitt. Es erfolgt eine Meldung auf dem Display des Sensors. Auch ist es möglich, diese Meldung über die Steuerung des Schäumwerkzeuges zu verarbeiten und auf dem Bedienpanel die Position der defekten Dichtung zu lokalisieren, so dass diese zeitnah ersetzt werden kann.  

K 2016, Halle 15, Stand B27/C24/C27/D24 

KraussMaffei AG, SealStar
28.06.2016

Die SIGMA Engineering GmbH zeigt auf der K 2016 die SIGMASOFT® Virtual Molding Technologie parallel zur realen Produktion und bietet so Einblick in die verschiedenen Anwendungsgebiete entlang der Entwicklungs- und Prozesskette von Spritzgießprozessen. Anhand verschiedener Beispiele werden Antworten auf typische Fragestellungen von Elastomer-, Thermoplast-, Duroplast- und Powder Injection Molding Prozessen gegeben und damit die Potenziale der Software aufgezeigt.

Ein Beispiel ist der Design-Artikel „Ursula“ von CVA Silicone (Teil der CVA Technology Pure Silicone Group). Auf einer vollelektrischen Spritzgießmaschine des Typs e-mac 100 von ENGEL wird das Flaschentragenetz mit Silopren LSR 2670 von Momentive Performance Materials hergestellt. Während es bei „Ursula“ vor allem um die Frage der idealen Materialauswahl geht, wird darüber hinaus anhand weiterer Anwendungen aus Kunststoff, Gummi und Flüssigsilikon demonstriert, wie die Virtual Molding Technologie die Vernetzung und den Informationsaustausch entlang der Entwicklungskette unterstützt. Dabei stehen besonders die Konstruktion, der Werkzeugbau und die Produktion im Fokus. Von der ersten Bauteilidee bis zum Trouble Shooting an bestehenden Prozessen identifizieren Anwender mögliche Herausforderungen rechtzeitig und testen Gegenmaßnahmen ohne Risiko und ohne Verschwendung von Ressourcen am Computer.

K 2016, Halle 13, Stand B31

SIGMA Engineering GmbH, SIGMASOFT® Virtual Molding Technologie
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