Billion: Anwendung im IMA Montage-Spritzguss für Thermobecher

Hohler Thermobecher aus Co-Polyerster.

Der französische Spritzgießmaschinenhersteller Billion S.A.S., Spezialist für Multi-Injektionslösungen, zeigt bei der Fakuma 2015 eine Anwendung für einen doppelwandigen Trinkbecher ohne gesonderte Montage. Dafür wird ein Montage-Spritzgießverfahren eingesetzt, die so genannte In-Mould-Assembly Technik (IMA), bei der mehrere Einzelteile eines Bauteils im Werkzeug umspritzt werden. Mit dem Thermobecher als Demo-Exponat sollen die Funktionsweise und die Vorteile des IMA-Verfahrens hinsichtlich Designfreiheit, späterer Anwendung und Herstellkosten exemplarisch aufgezeigt werden. Dieses spezielle Mehrkomponenten-Verfahren macht es möglich, in ein und demselben Produktionszyklus erst zwei Bauteilhälften zu spritzen und anschließend die Teile im selben Werkzeug so zu umspritzen, dass dabei ein vollständiger Hohlkörper entsteht.

Demo-Anwendung demonstriert Funktion und Vorteile des IMA-Verfahrens
Bei dem Demo-Produkt, das Billion auf seinem Messestand auf einer vollelektrischen 2K SELECT 200T Maschine als Give-Away produziert, handelt es sich um einen transparenten Doppelwand-Becher. Entstehend aus einem inneren Becher (rot), welcher im weiteren Produktionsprozess von einem zweiten, ebenfalls transparenten Becher eingekapselt wird. Letzterer bildet schließlich die äußere Schale. Den Anbieterangaben zufolge ist dieses Anwendungsbeispiel in hohem Maße praxistauglich und realisierbar, somit sei das IMA-Verfahren für Neuentwicklungen in den Bereichen Medizintechnik sowie Verpackungen für Lebensmittel, Getränke und Kosmetika prädestiniert. Auch der Werkstoff, welcher hier sowohl für die Innen- und Außenschale als auch für das Umspritzen eingesetzt wird, - es handelt sich dabei um einen Co-Polyester namens "Tritan" von Eastman - ist für den Nahrungsmittelkontakt zugelassen und gilt als gesundheitlich unbedenklich.

Der so hergestellte Becher ist innen hohl und damit thermisch isolierend, zugleich ist er hoch transparent und schwer zu zerbrechen, auf der Außenwand der Innenschale, also nicht zu fühlen, befindet sich noch eine eingeprägte Markierung.

Mehrphasiger Produktionszyklus mit zwei Spritzeinheiten
Die Herstellung erfolgt in einem Zyklus mit zwei getrennten Phasen: In der ersten Phase entsteht die rote Innenschale des Bechers in Kavität 1; gleichzeitig wird die Dichtung in Kavität 3 um Innen- und Außenschale gespritzt, welche beide Teile gegeneinander abdichtet. Das Material für beides entstammt aus der ersten Spritzeinheit und wird simultan in beide Kavitäten eingespritzt. Zur selben Zeit entsteht in Kavität 2 auch die äußere Schale des Bechers, welche mit Spritzeinheit 2 hergestellt wird.

Herstellung und Zusammenfügen der Einzelteile in zwei Phasen innerhalb eines Zyklus.

Nun folgt mit der Öffnung des Werkzeugs die zweite Phase, in der der Sepro-Roboter in Aktion tritt: Zunächst entnimmt er das fertige, in der ersten Phase in Kavität 3 verschweißte Teil. Danach erfolgt die Rotation von Kavität 1, wodurch die Innenschale des Bechers von Position 1 in Position 3 wandert. Der Roboter bringt anschließend die in der ersten Phase ebenfalls gespritzte äußere Schale von Kavität 2 in Kavität 3 zur Innenschale. Dann schließt das Werkzeug wieder und ein neuer Zyklus beginnt. Das fertige Produkt, welches vom Roboter entnommen wird, besteht somit stets aus den Becherschalen des vorherigen Zyklus.

Den komplexen Prozess für diese Anwendung hat Billion zusammen mit seinen beiden Werkzeugbau-Partnern, JP Grosfilley SAS und Georges Pernoud SAS, realisiert, die ebenfalls im Raum Oyonnax, der ostfranzösischen Hochburg der Kunststoff-Industrie, ansässig sind. Beide Firmen gehören zur AGP Group und sind spezialisiert auf die Mehrkomponententechnik bzw. die Multiinjektionstechnik für komplexe Rohrkörper (Multitube) überwiegend für Automotive-Anwendungen.

Niedrigere Produktionskosten, Designfreiheit, hohe Beständigkeit und Fälschungssicherheit
Dieser Gesamtprozess ermöglicht Produktivitätssteigerungen, weil manuelle oder automatisierte Montagevorgänge sowie ein gesondertes Verkleben oder Verschweissen entfallen können. Die Verbindung der beiden Becherschalen durch das Umspritzen bietet nach Angaben der beteiligten Firmen eine hohe Dichtigkeit dank einer perfekt verbundenen Dichtung, welche zudem am fertigen Produkt nicht zu sehen ist. Hinzu kommen Kostenvorteile durch Energieeinsparungen, den Energieverbrauch der vollelektrischen Maschine der Select Baureihe gibt Billion mit 0,89 kWh/kg an; darüber hinaus zeichne sich die Maschine durch hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit aus.

Vollelektrische Billion Select Maschine mit zwei Spritzeinheiten - (Alle Bilder: Billion).

Die so produzierten Hohlkörper sind den Angaben zufolge absolut dicht, bei einer hohen Beständigkeit gegenüber Hitze und Chemikalien sowie mechanischer Belastung. Für die Entwickler ergeben sich mehr Freiheiten bei der technischen Spezifikation und der Ausführung, da beim Design keine Rücksicht auf weitere Prozess-Schritte in der Montage, z.B. zum Fügen der Teile, genommen werden muss und im Spritzgieß-Werkzeug viele Formgebungen möglich sind.

Ein zusätzlicher Vorteil dieses IMA-Verfahrens sei, dass sich aus der Komplexität des speziellen Herstellprozesses, der nicht so ohne weiteres kopiert werden könne, sich aber eindeutig und nachvollziehbar in den Produkteigenschaften niederschlage, für den Hersteller eine gewisse Sicherheit vor Plagiaten ergibt.

Über Billion
Billion ist seit über 60 Jahren im ostfranzösischen in Bellignat angesiedelt - inmitten des französisch-schweizerischen "Plastic Valley" von Oyonnax. Das Kerngeschäft von Billion sind Maschinen, Systeme und Anlagen für die Spritzgießtechnik mit 400 bis 25.000 kN Schließkraft.

Das Unternehmen bietet Verarbeitern Produktionslösungen bis hin zu Maschinen für Sonderverfahren wie Mehrkomponententechnik, IML, Fluidtechnik (GIT/WIT/PIT/CIT), Duroplaste, BMC, LSR oder LFT. Einen Schwerpunkt bildet die Mehrkomponententechnik, mit einem Anteil am Umsatz von rund 30 Prozent. Alle Verfahren werden im Technikum in Bellignat abgebildet. Billion engagiert sich in Anwendungsfeldern wie z.B. Automotive, Elektronik, Pharma, Verpackung oder Medizin.

Auf dem deutschen Markt ist Billion seit rund zehn Jahren wieder aktiv. Den Vertrieb und den Service realisiert Billion hierzulande von Söchtenau bei Rosenheim aus sowie mit eigenen Vertriebs- und Kundendienst-Mitarbeitern in ganz Deutschland.

Weitere Informationen:
www.billion-kunststofftechnik.de, www.billion.fr, www.grosfilley.fr, www.agp-developpement.com

Fakuma 2014, Friedrichshafen, 13.-17.10.2015, Halle B3, Stand 3104

Billion S.A.S., Bellignat, France

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