Fünf Partnern aus der Kunststoff-Industrie ist es gelungen, zwei komplexe Formteile aus Flüssigsilikon in nur einem einzigen Werkzeug zu realisieren. Das Werkzeug – ein Beispiel für erfolgreiche Kooperation in der Kunststoff-Branche – ist aktuell am Kunststoff-Zentrum SKZ in Anwendung.
Die Partner aus der Kunststoffwelt haben ein ambitioniertes Projekt auf den Weg gebracht: Zwei Formteile aus Flüssigsilikon (LSR), die in ihrer Anwendung und geometrischen Abmaßen nicht unterschiedlicher hätten sein können, sollten in einem einzigen Werkzeug realisiert werden. Zum einen sollte ein Kaffeedeckel mit einem Schussgewicht von 28 g bei einem Durchmesser von 100 mm und maximaler Wandstärke von 7 mm gefertigt werden. Zum anderen stand eine Lupe mit nur 6 g Schussgewicht und einem Durchmesser von 35 mm mit einer Linse mit 6-facher Vergrößerung auf der Agenda.
Das Projektkonsortium vor der LSR-Spritzgießmaschine von KraussMaffei mit der Dosieranlage von Nexus in der SKZ-Modellfabrik (v. l.): Jürgen Ritter (Weschu), Sebastian König (Meusburger), Marcel Bestenlehrer (Bestenlehrer), Jörg Essinger und Torsten Schnell (Günther), Thomas Lender und Markus Scheuerlein (toolcraft) und Bernhard Hennrich (SKZ). (Foto: Luca Hoffmannbeck/SKZ)
Lösungsansatz: Kaltkanalwerkzeug mit Nadelverschluss
Unterstützt durch die fachliche Beratung durch Dr. Ralf-Urs Giesen und seinen Kollegen von der Universität Kassel und Dank der Bereitstellung der Anlagentechnik durch KraussMaffei und Nexus konnten das SKZ und die toolcraft AG in den vergangenen drei Jahren in den vor Ort aufgebauten Fertigungszellen ihre Entwicklungen vorantreiben. Die deutlichen Unterschiede beim Schussgewicht der beiden Artikel führten in der Diskussion schnell zum Lösungsansatz mit einem Kaltkanalwerkzeug mit Nadelverschluss.
Präzise und stufenlose Justierung der Nadeln
Günther Heisskanaltechnik stellte hierfür seine Nadelverschlussdüse mit elektrischem Linear-Aktuator bereit und ergänzte diese, auf Grund der Platzverhältnisse auf der Schließeinheit der Maschine, durch um 90° versetzte Antriebe. „Für uns war schnell klar, dass dieses Projekt eine einmalige und gute Gelegenheit ist, unser Kaltkanalsystem in der Praxis zu testen“, so Torsten Schnell, Leiter der Forschung und Entwicklungsabteilung bei Günther. „Die elektrischen Linear-Aktuatoren erlauben eine präzise und stufenlose Justierung der Nadeln zur optimalen Füllung unterschiedlicher Bauteilgrößen in einem Werkzeug“, ergänzt Jörg Essinger, Leiter der Anwendungstechnik.
Silikonmarkt wächst stabil
Die Expertise für eine materialgerechte Auswahl der verwendeten Werkzeugstähle, wurde durch Meusburger in das Konsortium eingebracht. „Der Silikonmarkt ist ein stabil wachsender Markt. Für uns bei Meusburger war es wichtig, hier unsere Kompetenzen noch stärker auszubauen, um Kunden bestmöglich beraten zu können“, betont Sebastian König, Regionalverkaufsleiter bei Meusburger. Für das geplante Spritzgießwerkzeug wurden für den Grundaufbau und die Werkzeugeinsätze korrosionsbeständige Stähle vorgeschlagen und letztendlich eingesetzt.
Polieren anspruchsvoller Kavitäten
Die Firma Bestenlehrer ist im Werkzeug- & Formenbau anerkannter Experte im Bereich des Polierens anspruchsvoller Kavitäten. Das in zweiter Generation geführte Familienunternehmen hat sich auf das verzerrungsfreie und konturtreue Polieren von Spritzgieß,- Druckguss- und Umformwerkzeugen spezialisiert. „Langjährige und hochqualifizierte Fachkräfte sowie moderne Arbeitsplätze müssen unser Anspruch sein, wenn es um die individuellen Anforderungen der Kunden geht“, führt Geschäftsführer Marcel Bestenlehrer an.
Trends frühzeitig erkennen
„Nur durch enge Kooperationen wie diese ist es möglich, neben dem Tagesgeschäft das firmeneigene Portfolio zu erweitern und das notwendige Netzwerk aufzubauen. Durch das SKZ bestehen für uns vielfältige Möglichkeiten mit anderen Branchenvertretern in den Austausch zu treten“, ergänzt Markus Scheuerlein, Projektleiter Formenbau bei der toolcraft AG. „Die Kontakte, welche wir auf den Fachtagungen knüpfen, erlauben es uns, Trends frühzeitig zu erkennen und Innovationen voranzutreiben“, führt er fort. Die über Jahrzehnte aufgebaute Expertise im Bereich des Formenbaus von hochanspruchsvollen Präzisions-Kleinteilen, ist die solide Ausgangsbasis für toolcraft zur Herstellung des Silikonwerkzeugs innerhalb des Projekts. Neben dem mit dem SKZ laufenden Forschungsvorhabens SiliTemp entwickelt und baut toolcraft erste Silikonwerkzeuge inzwischen auch für die Industrie.
Mögliches PFAS-Verbot dürfte Absatz von LRS antreiben
„Das Schöne in der Kunststoffbranche und an meinem Job ist, dass man nach 16 Jahren Berufserfahrung immer noch neue Werkstoffe bzw. Werkstoffklassen kennenlernen kann, die faszinierend sind“, erklärt Bernhard Hennrich, Gruppenleiter Forschung Spritzgießen am SKZ. „Besonders wenn man in neue Themengebiete einsteigt, sind kompetente, verlässliche und kooperative Wegbegleiter Gold wert. Außerdem benötigt man eine ordentliche Portion Pragmatismus, der bei allen Projektpartnern zu jeder Zeit vorhanden ist“, führt Hennrich fort. Das SKZ unterstützte bei der Bauteilauslegung mit rheologischen Simulationen zum Füllverhalten und Vernetzungsgrad. Die Wachstumsraten im Silikonmarkt sind trotz schwächelnder Konjunkturlage seit einigen Jahren im zweistelligen Bereich. Das drohende PFAS-Verbot wird den Absatz von LSR in den nächsten Monaten sicherlich weiter antreiben – wie die Anfragen aus der Industrie bereits jetzt bestätigen.
Das gemeinsam entwickelte Werkzeug steht dem SKZ zukünftig für den Bereich der Forschung und Bildung zur Verfügung.
Lesen Sie dazu auch den Beitrag „Neue Potenziale mit neuer Technologie“ im K-PROFI 10/2022.
