Mit der Technologie des Werkzeugspezialisten Schöttli, der Spritzgießmaschine IntElect S 100 und dem schnellen Entnahmesystem von Hekuma war auf der Fakuma eine Hochgeschwindigkeitsanwendung für die Produktion von Pipettenspitzen zu sehen.
In Zusammenarbeit mit Sumitomo (SHI) Demag, Schwaig, haben Hekuma, Hallbergmoos, und Schöttli, Diessenhofen (schweiz), ihr technisches Know-how gebündelt, um die Geschwindigkeit bei der Herstellung von Pipettenspitzen zu steigern. „Dies erfordert eine herausragende Heißkanaltechnologie, eine optimale Entlüftung, die Möglichkeit der Kühlungsausrichtung sowie ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit“, erklärt Benjamin Beverborg, strategischer Account Manager bei Schöttli.
Die Produktionszelle für Pipettenspitzen im Reinraum ist mit einem 32-fach-Werkzeug von Schöttli ausgestattet, das eine spezielle 8-fach-Cluster-Technologie verwendet. Die Cluster-Konstruktion reduziert die Stillstandszeiten, indem sie den Zugang zu allen Formteilen von der Haupttrennlinie aus ermöglicht. Die zugehörige 8-Stern-Heißkanaldüse sorgt für richtige Balancierung und tropffreies Anfahren bei geringen Zykluszeiten. Das Werkzeug verfügt über eine optimierte Kühl- und Entlüftungseinrichtung für Maßhaltigkeit sowie das Core Adjustment System von Schöttli. Dieses Verstellsystem ermöglicht eine gute Rundlaufgenauigkeit sowie Wanddickenhomogenität und erreicht Zykluszeiten von 4,9 s. Darüber hinaus ermöglicht das lineare Entnahmesystem eine weitere Reduzierung der Zykluszeit auf weniger als 4,5 s, so dass der gesamte Produktionsprozess schneller ist als er mit frei fallenden Teilen wäre.
In diesem Partnerschaftsprojekt lag der Fokus auf Geschwindigkeit bei der Produktion von Pipettenspitzen. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag)
Harmonisch und homogen
Als Antwort auf eine der größten Herausforderungen für Pipettenhersteller – wiederholbar hoher Ausstoß, strenge technische Anforderungen und geringer Ausschuss – hat Schöttli ein Hochleistungswerkzeugkonzept entwickelt, das eine Weiterentwicklung des Side-Gate Heißkanalsystems darstellt.
Jedes Cluster hat acht leicht zugängliche und individuell austauschbare Kavitäten. Mit der speziellen Demontagevorrichtung können die Cluster auf der Maschine ausgebaut werden, um Zugang zu den individuell einstellbaren Kernen zu erhalten. Obwohl eine exzentrische Positionierung des Kerns während des Einspritzens wichtig ist, um die Anforderungen an die Konzentrizität der Spitzen zu erfüllen, werden Kern und Hülse beim Schließen des Werkzeugs zu 100 % axial ausgerichtet, um Verschleiß zu vermeiden.
Offene, seitliche Angüsse sind seit Jahrzehnten eine der großen Stärken von Schöttli. Das Plug-and-Play-Anlaufverhalten (ohne Nachlaufen) wird von Anwendern als Sicherheitsvorteil hervorgehoben.
Da die 8-Stern-Düse im Swiss Medical Centre of Excellence entwickelt und hergestellt wird, verfügt jedes Werkzeug über ein individuelles Design und eine individuelle Düsengeometrie, um eine gute Ausbalancierung über alle Teile sowie Abscherung vom Anspritzpunkt zu gewährleisten.
Das Herzstück ist schließlich das Kühl- und Entlüftungskonzept. Um einen homogenen Wasserfluss über das gesamte Werkzeug zu erhalten, mit der Kernkühlung als Flaschenhals, wird jeder Kern mit seinem vormontierten Kühlrohr vor der Auslieferung einzeln getestet. Da der Entlüftungszustand die thermische Situation während des Einspritzens maßgeblich beeinflusst, wurde ein wartungsfreundliches Entlüftungssystem entwickelt, um Betriebszeit und Qualität auf hohem Niveau zu halten.
Geschwindigkeit bedeutet nichts ohne Kontrolle
Die IntElect S 100 von Sumitomo (SHI) Demag bietet Flexibilität bei der Anpassung an verschiedene Werkzeugkonfigurationen und Automatisierungsoptionen sowie Energieeffizienz und Reinraumtauglichkeit, wodurch sie für die Produktion von medizinischen Komponenten in hohen Stückzahlen geeignet ist.
Anatol Sattel, Director Business Development Medical bei Sumitomo (SHI) Demag, erklärt: „Die mit Pipettenspitzen verbundene Prozessleistung lässt keinen Spielraum für Fehler. Die IntElect S 100 von Sumitomo (SHI) Demag liefert die erforderliche Wiederholbarkeit und Präzision für anspruchsvolle Anwendungen. Die Notwendigkeit, 32 Kavitäten schnell zu befüllen, erfordert hohe Einspritzgeschwindigkeiten, wobei die Steuerung des Hoch- und Runterfahrens dieser Geschwindigkeiten das Geheimnis des Erfolgs ist. Die hochdynamische Direktantriebstechnik der IntElect kann in diesen Schlüsselbereichen schneller reagieren, was nicht nur der Qualität des Produkts zugutekommt, sondern auch zu kürzeren Zykluszeiten und damit zu einem positiven Ergebnis bei der Investitionsrentabilität (ROI) führt.“
Die 0,14 s, die benötigt werden, um die maximale Einspritzgeschwindigkeit der IntElect von 350 mm/s zu erreichen, öffnen das Prozessfenster in kritischen Bereichen, in denen es manchmal den Unterschied zwischen einem vollen Teil und einem kurzen Schuss ausmachen kann. Außerdem kann diese Einspritzgeschwindigkeit dazu beitragen, Kernverschiebungen zu verhindern. Lange, dünne Kernstifte in Verbindung mit Pipettenspitzen sind anfällig für die mit langsamen Einspritzgeschwindigkeiten verbundenen Kräfte. Dieser Effekt wird durch die Verengung des Schmelzekanals noch verstärkt, die durch die Abkühlung des Materials beim Eintritt in die Kavität bei niedrigeren Einspritzgeschwindigkeiten entstehen kann. Außerdem kann so der Einspritzdruck gesenkt werden, der normalerweise erforderlich ist, um diese Verengung des Schmelzekanals auszugleichen.
Anton Geissler, verantwortlich für die Automatisierung innerhalb dieser Produktionszelle, stimmt dem zu: „Gerade bei der Produktion von anspruchsvollen Teilen wie Pipettenspitzen in hochkavitätigen Spritzgießwerkzeugen spielt eine kurze Werkzeugoffenzeit eine entscheidende Rolle für die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Bei einem 32-fach-Werkzeug führt jede Zehntelsekunde Verkürzung zu einem um bis zu 4 Millionen Teile höheren Ausstoß am Jahresende.“
Skalierbare Automatisierungsoptionen für mehr Flexibilität
Als Ergebnis von mehr als 25 Jahren Erfahrung in der Pipettenspitzen-Automatisierung und der kontinuierlichen Verbesserung der Technologie ermöglicht die Hekuma-Hochgeschwindigkeits-Linearachse mit seitlicher Entnahme die Produktion von Pipettenspitzen in weniger als 4,5 s unter Reinraumbedingungen der ISO-Klasse 8.
Um die Vielseitigkeit für Hersteller von Pipettenspitzen weiter zu erhöhen, bietet Hekuma eine vollständige Palette skalierbarer, modularer nachgeschalteter Optionen an, darunter Bildverarbeitungssysteme, kavitätenreine Handhabung, Filtermontage und verschiedene Verpackungsoptionen.
