HRSflow: Mit SLM-Kühlkanälen zu schnelleren Zyklen - Neue Heißkanaldüse für dickwandige Teile

Schritte bei der Herstellung von SLM-Kühlkanaleinsätzen für die Herstellung von 2,1 g schweren Tropfflaschen-Schraubverschlüssen mit Originalitätssiegel aus PP: Aufbauend auf den vorgefrästen Grundkörper (Bild oben links) entstehen schichtweise durch Selektives Laserschmelzen von Metallpulver (oben Mitte) die fertigen Einsätze mit Kühlkanälen, orientiert an der Formteilkontur (oben rechts). - Bild: HRSflow

Auf der diesjährigen Fakuma stellt HRSflow im Produktbereich Multitech zwei Neu- bzw. Weiterentwicklungen in den Fokus des Messeauftritts: neuartige Kühlkanaleinsätze für Multikavitätenwerkzeuge, hergestellt mit der SLM-Technologie (Selective Laser Melting – Selektives Laserschmelzen), und eine speziell für Dickwandanwendungen ausgelegte Heißkanaldüse. Die SLM-Einsätze erschließen die Möglichkeit, deutlich kürzere Kühlzeiten und damit eine höhere Produktivität zu erzielen; die neue Heißkanaldüse MTR39 erweitert das Spektrum der Standard-Düsen der Baureihe MT, hin zu größeren Schussgewichten. Im Produktbereich Multitech bietet HRSflow Heißkanallösungen für Spritzgießwerkzeuge, ausgelegt für die Großserienproduktion von Verpackungen, Deckeln und Verschlüssen sowie Artikeln für die Medizintechnik, aber auch für die Elektro- und Elektronikindustrie sowie den Automobilbau. Der Fokus liegt dabei auf hohen Kavitätenzahlen, kurzen Zykluszeiten, gleichmäßiger Balancierung und schnellen Farbwechseln.

SLM-Kühlkanaleinsätze: komplexe Geometrien schichtweise aufbauen
Die SLM-Technologie ist ein noch junges Verfahren zur Herstellung von Metallteilen, die sich bei Spritzgießwerkzeugen vorteilhaft für Einsätze mit komplexer Geometrie nutzen lässt. Im Unterschied zur klassischen mechanischen Bearbeitung wird das Material nicht abgetragen, sondern schichtweise aufgebaut. Ähnlich wie beim sogenannten 3D-Drucken, geschieht dies durch Schmelzen von Metallpulver mit einem entsprechend der gewünschten Kontur programmiert geführten Laserstrahl. Auf diese Weise können beispielsweise Einsätze mit komplex geformten, der Formteilkontur folgenden Kühlkanälen konstruiert und hergestellt werden und nicht mehr nur geradlinige Kanäle.

Die neue Heißkanaldüse MTR39 erschließt als Ergänzung der bislang größten Standarddüse MT39 den Bereich Dickwandanwendungen mit bis zu 80 g Formteilgewicht und Wanddicken bis 17 mm. - Bild: HRSflow

Mit den im SLM-Verfahren hergestellten Kühlkanaleinsätzen lässt sich laut HRSflow eine deutlich effizientere Kühlung im Werkzeug (speziell im Anschnittbereich) erzielen als mit traditionellen Kühlsystemen. Im Vergleich zum bisherigen Standard könne die Zykluszeit dadurch um bis zu 20 % verkürzt werden, im Einzelfall sogar darüber hinaus. Die Folge sei eine Produktivitätssteigerung, was sich bei Multikavitätswerkzeugen besonders positiv auswirke. Durch die sehr homogene Temperaturverteilung im Werkzeug rund um die Kavitäten und die Anschnittbereiche werde gleichzeitig eine verbesserte Oberflächenqualität der Formteile erzielt. Auch der Teileverzug durch Schwindung sei geringer, weil durch die bessere thermische Balancierung des Werkzeugs kaum Restspannungen im Formteil nach dem Entformen eingefroren werden. Herstellbar sind mit dem selektiven Laserschmelzen SLM-Werkzeugeinsätze bis zu einer Größe (L x B x H) von rd. 250 mm x 250 mm x 220 mm, womit eine große Bandbreite heutiger Schnellläufer-Multikavitätenwerkzeuge abdeckt werden könne.

Die im SLM-Verfahren hergestellten Werkzeugeinsätze haben metallografisch die gleichen Härten und mechanischen Eigenschaften wie aus geschmiedetem Stahl hergestellte Teile. Ein Vergüten der Oberfläche, vom Nitrieren über Plattieren bis zum PVD-Beschichten sei bei SLM-Teilen ebenfalls möglich. Bei der Herstellung von Kühlkanaleinsätzen kann formteilseitig bereits eine nahezu konturgetreue Kavität mitgeformt werden. Der Werkzeugbauer muss dann lediglich noch den "Feinschliff" vornehmen.

Neue Standard-Heißkanaldüse für Dickwandteile
Mit der neuen Heißkanaldüse MTR39 ergänzt HRSflow das in vier Baugrößen verfügbare, für eine breite Anwendungspalette ausgelegte Programm an Standard-Heißkanaldüsen der Baureihe MT (MT18, MT22, MT29 und MT39). Bei gleichen Außenmaßen – und damit gleichem erforderlichen Werkzeugausschnitt für den Einbau – wie die große Standarddüse MT39, hat die neue Düse einen mit 12 mm deutlich vergrößerten Schmelzekanal-Durchmesser. Dadurch sind Durchflussraten bis zu 35 g/s und Formteile bis zu 80 g Gewicht in einem Schuss realisierbar. Einsetzen lässt sich die Heißkanaldüse MTR39 für Spritzdrücke bis zu 2.000 bar und alle gängigen Thermoplaste, auch für teilkristalline Materialien wie PET oder PETG (Polyethylenterephthalat-Glycol-Copolymer).

Mit diesen Leistungsdaten soll sich die neue Standard-Heißkanaldüse insbesondere für das Spritzgießen von dickwandigen Formteilen anbieten; erprobt wurden bereits Anwendungen mit Wanddicken von 5 mm bis 17 mm. Einsatzgebiete sind nicht nur die Herstellung technischer Teile, sondern u. a. auch die von Artikeln mit hohen Anforderungen an die Formteilästhetik. Eine 50 g schwere Verpackung mit 17 mm Wanddicke konnte z. B. aus einem hochtransparenten Polyester-Copolymer mit der Heißkanaldüse MTR39 und Direktanbindung mit Nadelverschluss in hochwertiger Qualität spritzgegossen werden.

Weitere Informationen: www.hrsflow.com

Fakuma 2015, Friedrichshafen, 13.-17.10.2015, Halle A2, Stand 2217

HRSflow GmbH, Buchschwabach

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