Flexibilität und Effektivität in der Spritzgusstechnologie

Befestigung von Werkzeugen (Formen) in Spritzgießmaschinen

Der Werkzeugwechsel in Spritzgießmaschinen kann sehr zeit- und kostenintensiv sein. Mit Schnellspann-Vorrichtungen und Heißkanal-Adapterplatten kann dieses Problem gelöst und Zeit sowie Kosten gespart werden. A&E entwickelt projektspezifisch diese Platten.

Werkzeuge (Formen) werden auf der festen und der beweglichen Werkzeugaufspannplatte in Spritzgießmaschinen mit horizontal angeordneten Schießeinheiten befestigt. Auch in Spritzgießmaschinen mit vertikal angeordneten Schließeinheiten (umgangssprachlich Vertikalmaschinen) erfolgt der Einbau zwischen der oberen und der unteren Werkzeugaufspannplatte.

Die Befestigung beider Werkzeughälften – der auswerfer- und der düsenseitigen Werkzeughälfte – erfolgt mittels Spannbratzen oder direkt mit Befestigungsschrauben, die die Spannplatten der Werkzeuge fest mit den Spannplatten der Spritzgießmaschine verbinden. Dabei ist es unerheblich, ob die Werkzeugaufspannplatten der Spritzgießmaschinen Gewindebohrungen nach EUROMAP 2 oder auch T-Nuten haben.

Bei häufigen Wechseln, insbesondere bei größeren Werkzeugen, wird der Ein- und Ausbau der Werkzeuge schnell zu einem nicht unerheblichen Zeit- und Kostenfaktor. Um den Werkzeugwechsel zu vereinfachen und zu verkürzen, werden mechanische, hydraulische und elektromagnetische Schnellspanneinrichtungen von verschiedenen Firmen am Markt angeboten.

Anforderungen bei häufigem Werkzeugwechseln

Heißkanal-Adapter-Platte 600 x 600 x 140mm mit mechanischer Schnellspannvorrichtung

In jedem Fall müssen die Schnellspanneinrichtungen sicherstellen, dass das Werkzeug fest und damit „unbeweglich“ mit den Aufspannplatten der Spritzgießmaschine verbunden ist und es auch während der Öffnungs-, der Schließbewegungen sowie dem Auf- und Abbau der Schließ- und der Düsenanlagekräfte, den Auswerfer-, den Kernzugbewegungen und Bewegungen weiterer Werkzeuganbauten nicht zu Relativbewegungen zwischen den Werkzeughälften und den Maschinenplatten kommt.

 

Mit dem Aufkommen der sogenannten „Mehrkomponenten“-Spritzgießtechnologien seit den 1970er Jahren – ein Werkzeug verfügt dabei über mehrere Angießbuchsen für gleiche oder unterschiedliche Polymerschmelzen – wurden auch Spritzgießmaschinen mit mehreren Spritzeinheiten entwickelt und gebaut. Die Lagen/Positionen der Angießbuchsen an den Mehrkomponenten-Werkzeugen werden durch das herzustellende Formteil bestimmt. Die Lagen/Positionen der Spritzeinheiten der Spritzgießmaschinen sind dann so auszuführen, dass die Düsen der Spritzeinheiten die jeweiligen Angießbuchsen erreichen und die Schmelzen in die Werkzeugkavitäten eingespritzt werden können. 

Best practises

Tritt der Fall ein, dass ein Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeug auf eine Maschine mit einer anderen Anordnung der Spritzeinheiten als ursprünglich vorgesehen eingebaut werden soll, können mit Heißkanal-Adapterplatten die Schmelzeverbindungen zwischen Düse der Spritzeinheit und Werkzeugangießbuchse wiederhergestellt werden. Werden Werkzeuge auf Maschinen mit solchen Heißkanal-Adapterplatten öfter gewechselt können auch für diese Anwendungen Schnellspanneinrichtungen mit verwendet werden, wie zwei nachfolgende Beispiele zeigen. Solche Heißkanal-Adapterplatten werden von A&E jeweils projekt- bzw. kundenbezogen entwickelt und gefertigt.

Heißkanal-Adapterplatte 2.900 x 1.790 x 190mm mit magnetischer Spannplatte, Montagesituation

Verwendung einer mechanischen Schnellspanneinheit mit einer Heißkanal-Adapterplatte

Explosionsdarstellung Magnetspannplatte, Heißkanal-Adapterplatte, feste Werkzeugaufspannplatte der Maschine (von links nach rechts)

Eine Spritzgießmaschine DEMAG ergotech 100/420-310 mit einer vertikal angeordneten Spritzeinheit erhielt eine Heißkanal-Adapterplatte, die die Schmelze von der Düse der vertikalen Spritzeinheit in die Mitte der festen Werkzeugaufspannplatte der Maschine leitet, so dass Spritzgießwerkzeuge mit mittig auf der düsenseitig angeordneter Angießbuchse auch auf dieser Maschine zum Einsatz kommen konnten. Die Düsenanpresskraft des Heißkanals zur Werkzeugangießbuchse wird über eine mechanisch zu betätigende Klemmeinrichtung aufgebracht. Um schnelle Werkzeugwechsel zu realisieren, wird das Werkzeug auf der Heißkanal-Adapterplatte mittels einer mechanischen Schnellspannvorrichtung befestigt. Die Klemmkraft wird über einen Bajonettverschluss zwischen Werkzeug und Heißkanal-Adapterplatte aufgebracht. Beim Betätigen des seitlich angebrachten Hebels rastet der am Hebel angebrachte Bajonettverschluss in die an der Werkzeugzentrierung angebrachten Gegenstücke ein und die Klemmkraft wird aufgebracht. Der Bajonettverschluss ist in der Selbsthemmung, das Werkzeug ist sicher geklemmt.

Heißkanal-Adapterplatte für die Zusammenführung der Schmelzen von zwei, horizontal parallel angeordneten, spritzeinheiten in Verbindung mit magnetischen Schnellspannplatten.

Für Spritzgießmaschinen ENGEL DUO 1700 2F und ENGEL DUO 2700 werden jeweils in einer Heißkanal-Adpaterplatte die Schmelzeströme beider Spritzeinheiten auf eine Werkzeugangießbuchse – Schmelzeführung von „zwei auf eins“ – zusammengeführt. Werden Werkzeuge eingebaut, die mit nur einem Schmelzestrom zum Füllen der Formteile auskommen, kann der Heißkanal in der Adapterplatte ausgebaut und durch einen Heißkanal ersetzt werden, der nur den Schmelzestrom einer Spritzeinheit auf die mittig angeordnete Werkzeugangießbuchse leitet. Da beide Spritzeinheiten symmetrisch zur Mitte der festen Werkzeugaufspannplatte der Maschine angeordnet sind, kann der Heißkanal die Düse der einen oder der anderen Spritzeinheit mit der Werkzeugangießbuchse verbinden – Schmelzeführung von „eins auf eins“. Eine weitere Besonderheit dieser Heißkanal-Adapterplatten besteht darin, dass die Düsenanpreßkräfte der Spritzeinheiten in der Adapterplatte aufgenommen werden und die Anpreßkraft der Heißkanaldüse durch Federpakete in der Adapterplatte aufgebaut wird. Der Heißkanal ist in der Adapterplatte so gelagert, dass die Heißkanaldüse einen Hub ausführen kann, um unterschiedliche Lagen/Positionen der Werkzeugangießbuchsen in Bezug zur Aufspannebene zu erreichen.

Auch für diese Heißkanal-Adapterplatten sind, da häufige Werkzeugwechsel in der Produktion vorgesehen sind, magnetische Schnellspannplatten vorgesehen. Dem Kunden ist es dabei überlassen, ob er die Magnetspannplatte zwischen Werkzeug und Heißkanal-Adapterplatte oder zwischen Heißkanal-Adapterplatte und fester Maschinenplatte einbaut.

Neben einer permanent wirkenden Spannkraft der Schnellspannvorrichtung bzw. der magnetischen Spannplatte ist sicher zu stellen, dass die nicht sichtbare Verbindung zwischen Werkzeugangießbuchse und Heißkanaldüse stets frei von Schmelzeleckage bleibt.

Dafür bietet A&E Produktionstechnik GmbH einen pneumatischen Leckage-Sensor an. Über eine, in Düsennähe, angeordnete Kapillare strömt permanent ein kleiner Druckluftstrom. Beim Auftreten von Schmelzelekage steigt der Druck in der Kapillare und die Sensor-Steuerung erzeugt ein optisches uns akustisches Warnsignal.

Die Heißkanal-Adapterplatten mit den Schnellspannvorrichtungen bzw. den magnetischen Spannplatten sind seit 2017 in Produktion.

Airtect-Schmelze-Leckage-Sensor – Ansicht Heißkanaldüse mit Airtect-Kapillare