Innovatives Schnellkühlverfahren: "Rapid Cooling System" verringert Abkühlzeit im Spritzguss

Innovationen bestimmen als ein wettbewerbsentscheidender Faktor mit über die Zukunftsfähigkeit von Unternehmen. Eine erfolgversprechende Idee allein reicht jedoch nicht aus. Kluge Gedanken müssen zu Projekten qualifiziert und die richtigen Partner gefunden werden. Die Verbundinitiative Automobilzulieferer Sachsen (AMZ), ein Projekt, welches die RKW Sachsen GmbH im Auftrag des Freistaates Sachsen managt, bündelt Know-how, um neue Technologien bis zur Serienfähigkeit zu entwickeln.

Wie erfolgreich AMZ arbeitet, zeigt das Beispiel der Hugo Stiehl Kunststoffverarbeitung GmbH Crottendorf. Hier wurden im Rahmen eines Kooperationsprojektes wesentliche Komponenten des Schnellkühlverfahrens "Rapid Cooling System" entwickelt und in der Pilotanwendung das Potenzial zur Kosteneinsparung bei gleichzeitiger Qualitätssteigerung aufgezeigt.

Konventionelle Wasserkühlung nicht zufriedenstellend

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.

"Rapid Cooling System": weniger Kosten, mehr Qualität

Mit der innovativen Prozessentwicklung "Rapid Cooling System" der RMK GmbH aus Koblenz gelingt es, diese heißen Zonen des Werkzeuges zusätzlich zu kühlen und damit die besonders in der Automobilindustrie zunehmend komplexeren Kunststoffteile qualitätsgerecht und kostenoptimal herzustellen. Ziel ist es, die Kühlzeit um bis zu 50 Prozent zu verkürzen und damit verbunden eine 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 in Mannheim 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 Millimetern eine schnelle lokale Abkühlung bewirken.

Kühlverfahren mit vielen Anwendungsmöglichkeiten

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 zudem nur eine mögliche Anwendung des Verfahrens, viele weitere sind in der Entwicklung. So befassen sich aktuelle Entwicklungsarbeiten mit dem Einsatz der CO2-Kühlung in den Bereichen Heißnieten, US-Schweißen, Blasformen, Aluminium-Druckguss sowie Niederdruckguss.

AMZ unterstützt Realisierung

Die Verbundinitiative Automobilzulieferer Sachsen unterstützte die Realisierung der Idee durch die Organisation eines Kooperationsprojektes.

Bei der Entwicklung wesentlicher Komponenten des Systems konnten sächsische Unternehmen ihr Know-how einbringen und damit erstens den Nachweis für die wirtschaftliche und technische Realisierbarkeit des "Rapid Cooling Systems" erbringen und sich zweitens ein neues Geschäftsfeld bei der Kühlung von Werkzeugen schaffen. Es konnte nachgewiesen werden, dass tatsächlich erhebliche Kostensenkungen 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.

Weitere Informationen erhalten Sie über die Website www.amz-sachsen.de und direkt bei: Verbundinitiative Automobilzulieferer Sachsen (AMZ):
Dr. Jürgen Fritsch
RKW Sachsen GmbH Dienstleistung und Beratung
Projektkoordinator
Tel.: 0371 5347-356
E-Mail: fritsch(at)amz-sachsen.de

Artikel vom 01.01.2007

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