Ein vom Würzburger Kunststoff-Zentrum initiiertes Forschungsvorhaben mit umfangreicher Industriebeteiligung soll den Bau von Spritzgießwerkzeug verbessern.
Die Entlüftung von Spritzgießwerkzeugen ist seit je her eine komplexe Fragestellung, die bis heute nicht zufriedenstellend gelöst ist. Aus mangelhafter Entlüftung können Fehl- und Schwachstellen an den Bauteilen sowie Schäden in den Werkzeugen resultieren. In einem Verbundprojekt wollen Industrieunternehmen gemeinsam mit dem Kunststoff-Zentrum SKZ ein tieferes Verständnis zur Werkzeugentlüftung erarbeiten.
Die korrekte Entlüftung von Spritzgießwerkzeugen ist nicht trivial, da sie von einer Vielzahl von Faktoren wie Kavitätsvolumen, Einspritzgeschwindigkeit, der Bauteilgeometrie und den Fließwegen abhängt. Entsprechend komplex ist die Auswahl eines sinnvollen Entlüftungskonzeptes. Das SKZ möchte hier Wegbereiter für die Industrie sein und gemeinsam mit führenden Industrievertretern Lösungskonzepte erarbeiten.
Typisches Fehlerbild bei falscher Werkzeugentlüftung. (Foto: SKZ)
Entstehung gasförmiger Produkte
„Beim Einspritzen des Polymers in die Kavität wird nicht nur die darin eingeschlossene Luft verdrängt. Bei der Verarbeitung vieler Thermoplaste können gasförmige Produkte entstehen, die ebenfalls aus dem Werkzeug entweichen müssen. Hierzu zählen insbesondere faserverstärkteoder flammgeschützte Materialien und beispielsweise Polyolefine, Polycarbonate sowie Polyamide. Eine unzureichende Entlüftung führt häufig zu Schadstellen“, erklärt Christian Deubel, Senior Engineer Forschung Spritzgießen am SKZ.
Im Industriealltag führt dies häufig zu vielen, teuren Iterationsschleifen im Werkzeugbau, bis eine zufriedenstellende Qualität erreicht ist. Am Markt existierten zwar verschiedenste Lösungen für Entlüftungssysteme. Allerdings fehle bislang eine geeignete Methodik, um für den konkreten Anwendungsfall die optimale Entlüftung schnell und gezielt zu finden, so Deubel.
Sieben Unternehmen beteiligt
Aus diesem Grund hat sich das SKZ mit Industrieunternehmen zusammengetan, um bestehende Entlüftungssysteme quantitativ für verschiedene Anwendungsfälle zu bewerten und entsprechende Empfehlungen abzuleiten. Das Angebot des SKZ sich an der Forschung zu beteiligen, fand regen Zuspruch. Insgesamt sieben Firmen haben sich nun zusammengeschlossen, um eine Lösung zu erarbeiten – darunter die Bürkert Werke GmbH & Co. KG, die GHD Präzisions Formenbau GmbH & Co. KG, die ifm electronic gmbh, die ITW Automotive Products GmbH, Schaeffler Höchstadt, die UVEX Arbeitsschutz GmbH und die voestalpine HPM Deutschland Beteiligungs SE.
Am Ende der Forschungstätigkeit möchten die SKZ-Experten vor allem eine Simulation der Geometrievarianten, inkl. Entlüftungslösungen, und Abgleich mit den realen (Mess-)Ergebnissen ermöglichen und eine Handlungsempfehlung für optimierte Entlüftungssimulationen und die Umsetzung im Werkzeug erarbeiten. „Damit sollte es künftig leichter werden, von vornherein die richtige Entlüftungsmethodik zu erkennen und im Werkzeug vorzusehen, um teure Optimierungen und Nachbearbeitungen zu vermeiden“, sagt Thomas Zentgraf, Senior Engineer am SKZ.
Da das SKZ-Wegbereiterprojekt komplett industriefinanziert sind, stehen die Ergebnisse nur den teilnehmenden Unternehmen zur Verfügung. Das Projekt ist am 1. Juni 2024 gestartet. Weitere Teilnehmer sind aber herzlich willkommen.
