Bis zu 50 Prozent weniger Abkühlzeit im Spritzguss

Produktivitätssteigerungen durch „Rapid Cooling System“ - Pilotanwendung bei Hugo Stiehl

: Rudolf Müller-Krey und AMZ-Manager Matthias Faust diskutieren die Ergebnisse einer innovativen Kühlung von Werkzeugen für Spritzgussautomaten. Durch die geregelte CO2-Temperierung kann die Abkühlzeit im Spritzguss erheblich reduziert werden. Die Crottendorfer Firma Hugo Stiehl GmbH Kunststoffverarbeitung wird das System als Pilotkunde einsetzen.

Bei der Spritzgießtechnologie haben die Werkzeuge einen entscheidenden Einfluss auf die Effektivität des Prozesses. Insbesondere beeinflusst die Kühlung der Werkzeuge die Qualität der Teile und die Zykluszeit. Erst wenn der Werkstoff genügend abgekühlt ist, kann die Form geöffnet, das Werkstück entnommen und ein neuer Fertigungszyklus eingeleitet werden. Zu diesem Zweck wird das Werkzeug aktiv gekühlt - Kühlmedium ist in der Regel Wasser.

Mit dieser bisher verwendeten konventionellen Kühlung können jedoch aus konstruktiven Gründen nicht alle Bereiche des Werkzeuges erreicht werden, so dass je nach Komplexität des Werkstückes heiße Zonen im Werkzeug verbleiben. Diese so genannten „Hot Spots“ sind zykluszeitbestimmend und damit wesentlicher Kostenfaktor. Mit der innovativen Prozessentwicklung „Rapid Cooling System“ der RMK GmbH gelingt es, diese heißen Zonen des Werkzeuges zusätzlich zu kühlen und damit die besonders in der Automobilindustrie zunehmend komplexeren Kunststoffteile qualitätsgerecht und kostenoptimal herzustellen. Zielstellung ist es, eine Kühlzeitreduzierung von 10 bis 50% und eine damit verbundene Kostenreduzierung bei gleichzeitig verbesserter Qualität der Spritzgießteile zu erreichen.

Die Neuentwicklung einer geregelten Werkzeugkühlung nutzt zusätzlich zur Wasserkühlung für die besonders neuralgischen Punkte expandierendes Gas (CO2). Dabei kommt das System, das zusammen mit dem Heißkanalhersteller Plastic Service GmbH entwickelt wurde, mit haarfeinen Kanälen durch den Werkzeugstahl aus. Kapillarröhrchen aus Edelstahl mit einem Außendurchmesser von 0,8 oder 1,6 Millimeter und einem Innendurchmesser von 0,4 oder 0,5 Millimeter leiten durch die Kanäle im Werkzeug flüssiges CO2 zu den „Hot Spots“. Erst am Ende der Kapillarröhrchen verdampft das CO2 in einem definierten Expansionsraum. Dabei entstehen Temperaturen von bis zu -78°C, die in einem Umkreis von ca. 35 Millimeter eine schnelle lokale Abkühlung bewirken.

RMK-Geschäftsführer Rudolf Müller-Krey: „Durch diese geregelte CO2-Temperierung können nicht nur engste Bereiche im Werkzeug temperiert werden. Auch eine separate Temperierung dickwandiger Bereiche ist möglich.“ Als weitere Vorteile nennt Müller-Krey eine gleichmäßigere Temperierung der Formteile und mithin eine Qualitätsverbesserung der Bauteile, sowie die Flexibilität der Kapillarrohre.

Der Kunststoffspritzguss ist nach Angaben von Müller-Krey übrigens nur die erste einer Vielzahl möglicher Anwendungen. Aktuelle Entwicklungsarbeiten befassen sich mit dem Einsatz der CO2-Kühlung in den Bereichen Heißnieten, US-Schweißen, Blasformen, Aluminium-Druckguss sowie Niederdruckguss.

AMZ unterstützte das sächsische Unternehmen bei der Realisierung der Idee. Dazu gehörte, die richtigen Partner zu finden. Gemeinsam erbrachten sie den Nachweis für die wirtschaftliche und technische Realisierbarkeit und entwickelten das „Rapid Cooling System“. Es konnte nachgewiesen werden, dass erhebliche Kostensenkungen tatsächlich realisierbar sind.

Zur Unternehmenskooperation gehören neben der RMK GmbH die sächsischen Firmen Hugo Stiehl GmbH Kunststoffverarbeitung, Crottendorf; CPT Präzisionstechnik GmbH, Chemnitz; MV automation systems GmbH, Grünhain-Beierfeld; Krause Industriebedarf GmbH, Crottendorf und Rössel Messtechnik GmbH, Dresden. Weitere Kooperationspartner von RMK GmbH sind Vogel Formenbau, Speikern; Buderus Edelstahl, Wetzlar und Linde AG, Wiesbaden.

nähere Informationen:
Dr. Jürgen Fritsch
RKW Sachsen GmbH Dienstleistung und Beratung
Projektkoordinator
Tel.: 0371 5347-356

Artikel vom 15.06.2006

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