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Etagen- und Tandemwerkzeuge
Verdoppelte Produktion
Verglichen mit einem Werkzeug mit nur einer Trennebene, kann das Etagenwerkzeug die Ausbringungsmenge einer Spritzgießmaschine durch Verteilung der Kunststoffschmelze in zwei verschiedene, hintereinander liegende Trennebenen verdoppeln.
Heißkanalsystem für ein Tademwerkzeug, das große Teile mit Metalleinleger für die Haushaltsgeräte-Industrie produziert. Der Schmelzetransfer erfolgt Düse-zu-Düse mit einer Rheo-Pro® iVG™ Einzeldüse.
Was ist ein Etagenwerkzeug?
Die definierende Charakteristik eines Etagenwerkzeugs sind zwei oder mehrere Trennebenen des Werkzeugs. Das Etagenwerkzeug benötigt in der Regel keine höhere Zuhaltekraft als ein Werkzeug mit einer Trennebene, da sich die Werkzeugauftriebskräfte der gegenüberliegenden, projizierten Flächen der Kavitäten auf beiden Seiten des Mittelblocks gegenseitig aufheben. Eine grobe Formel für die Zuhaltekraft ist: F=A*p*1,1 (F= Zuhaltekraft; A= projizierte Fläche; p= Schmelzedruck; 1,1= Sicherheitsfaktor).
16+16-fach Rheo-Pro® Heiße Hälfte mit offenen Düsen für ein Etagenwerkzeug. Das PA6.6 wird mit Hochdruck (>1800bar) eingespritzt.
Eine Verdoppelung der Kavitätenzahl mit dem Etagenwerkzeug ist ohne eine Vergroesserung der Maschine möglich. Die Anzahl von Kavitäten in jeder Werkzeugtrennebene ist in den meisten Etagenwerkzeugen dieselbe . Zum Beispiel produziert ein 2+2 Kavitäten Gitter-Etagenwerkzeug mit einem 8+8 Heißkanal 4 identische Teile pro Zyklus.
Einige Etagenwerkzeuge haben in jeder Werkzeugtrennebene verschiedene Kavitäten und produzieren somit eine Familie von Teilen pro Schuss. Die gleichzeitig gefertigten Teile besitzen verschiedene Formen und Größen (wie zum Beispiel diese Klappkiste, siehe Bild).
Die Boden- und Seitenteile dieser Faltkiste sind in einem Schuss gefertigt. Füll-, Druck-, Kühl- und Verzugsanalyse simulieren den exakten Schmelzefluss bereits während der Konstruktionsphase des Projekts. Neben einer Verbesserung der Zykluszeit wurde auch die Kunststoffteilqualität optimiert.
Einige Etagenwerkzeuge können gegebenenfalls mehrere Materialien verarbeiten, wie zum Beispiel hart/ weich Kombinationen oder verschiedenfarbige Materialien. Etagenwerkzeuge mit drei oder vier Trennebenen sind seltener im Einsatz als Etagenwerkzeuge mit zwei Trennebenen.
Wenn sich das Etagenwerkzeug zur Entformung der Teile öffnet, fahren beide Trennebenen (in den meisten Anwendungen gleichzeitig). Die Bewegung des Werkzeugmittelblocks kann durch verschiedene mechanische Systeme erfolgen:
a) Zahnstangen und Zahnrad
b) Hebelarm
c) Hydraulikzylinder
d) Gewindespindel
3600 kg Heiße Seite für ein 1600 x 1520 mm Etagenwerkzeug, 1+1 Kavitäten für HDPE/Flammschutz Paletten mit 7.7 kg Schussgewicht
Neben dem Bewegungssystem für den Mittelblock ist der Heißkanal ein weiteres wichtiges Element für das Etagenwerkzeug. Die Übergabe der Kunststoffschmelze von der Maschinendüse zum Werkzeugmittelblock wurde traditionell durch einen beheizten Angussschnorchel realisiert. Dieser leitet die Schmelze von der Maschinendüse durch die aufgespannte Werkzeughälfte und durch die erste Werkzeugtrennebene zum Heißkanalverteiler, welcher im Werkzeugmittelblock des Etagenwerkzeugs liegt.
Der relativ einfache, feststehende Schmelzeschnorchel bzw. das zentrale Schmelzeleitrohr hat den Nachteil, dass dieses bei jeder Werkzeugöffnung von der Maschinendüse abhebt und Schmelze austritt. Zusätzlich wird das Schmelzeleitrohr zur Behinderung der Teileentnahme, speziell wenn eine Roboterentnahme vorliegt.
Im Vergleich dazu benötigt die Produktion mit einem Werkzeug, das nur eine Trennebene besitzt, eine Abstimmung zwischen mehreren Maschinen und komplizierten Nachspritzungen.
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1. |
Doppelte Teileausbringung
Anstatt der Vergrößerung des Werkzeugs durch das Hinzufügen von weiteren Kavitäten, wird bei einem Etagenwerkzeug eine zweite Werkzeugtrenneben parallel zur ersten installiert, hierdurch bleibt die Maschine gleichgroß. Die Füll-, Druck- und Kühlzeit bleiben gleich bei dem Etagenwerkzeug, lediglich die leicht erhöhten Werkzeugöffnungs- und Werkzeugschließzeit werden zu der Zykluszeit hinzugerechnet |
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2. |
Teilekosten senken.
Die Teilekosten werden unter anderem durch den Maschinenstundensatz bestimmt, der direkt von der Maschinenzuhaltekraft bzw. -größe abhängt. Ein Etagenwerkzeug benötigt ungefähr nur die Hälfte an Zuhaltekraft wie ein Werkzeug mit der gleichen Anzahl an Kavitäten in nur einer Werkzeugtrennebene. |
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3. |
Effiziente und verbesserte Automation
Etagenwerkzeuge können mehrere u.a. verschiedene Formteile in nur einem Schuss auf einer Maschine mit gleichen Einstellungen produzieren. Dies ist ein Vorteil bei Formteilen für Baugruppen mit nachfolgender Montage. |
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Schmelzetransfer von Düse zu Düse
Es wird immer populärer den Schmelzetransfer durch die erste Werkzeugtrennebene ohne einen Schmelzeschorchel zu realisieren, da er ein Hindernis in der ersten Ebene darstellt. Ein einfaches Prinzip des Schmelzeschorchel freien Schmelzetransfer ist eine Düse-zu-Düse Lösung.
Sequenziell gesteuertes Heisskanalsystem mit Black Box™ VA6015 Nadelverschlusszylindern für Etagenwerkzeug mit vierfach Nadelverschluss-zu-Nadadelverschluss Schmelzetransfer
Wenn sich die Werkzeugtrennebenen schließen, entsteht zwischen zwei Düsenspitzen eine Schmelzeübergabe. Diese Düsen schließen sich, wenn sich das Werkzeug öffnet. Es entsteht eine leckfreie Verbindung oder Dichtung bei 2000 bar bzw. 30000 psi mit dem speziell konstruierten Verteilersystem für Etagenwerkzeugen von Mold Hotrunner Solutions®. Während der Werkzeugöffnung erstellen die Übergabedüsen eine trockene Oberfläche mit keinem Fadenziehen oder Tropfen der Kunststoffschmelze.
Ein Etagenwerkzeug, das in einer 24/7 Produktion läuft, benötigt eine Schmelzeübergabe, welche über mehrere Millionen Zyklen funktioniert.
Generell sind flache Teile besser als tiefe Teile für ein Etagenwerkzeug geeignet, da bei tiefen Teilen der Maschinenöffnungsweg und die Werkzeugaufbauhöhe des Etagenwerkzeugs zu groß werden. Außerdem ist es sehr wichtig die Schussvolumen-Kapazität des Maschinenzylinders zu überprüfen, damit die Spritzgießeinheit genug Schmelzevolumen von Schuss zu Schuss für alle Kavitäten bereitstellen kann.
MHS Etagenwerkzeuge, die die Rheo-Pro® Heißkanalsysteme benutzen, haben eine lange Erfolgsgeschichte für Anwendungen bei dünnwandigen Verpackungs-, Deckel- und Schraubkappenprodukten, Kisten mit Deckeln, Klappkisten, Paletten, Blenden und vielen weiteren Teile mit großen Oberflächen.
Tandemwerkzeuge
Das Spritzgießen mit einem Tandemwerkzeug ist sehr ähnlich dem Spritzgießen mit einem Etagenwerkzeug, jedoch erfolgt das Spritzen und Öffnen der Trennebenen nicht gleichzeitig sondern alternierend. Während die Maschine eine Trennebene öffnet, hält die spezielle Verriegelung die zweite Trennebene verschlossen. Diese Technik des Tandemwerkzeugs kann in nahezu jeder Spritzgießmaschine durchgeführt werden und beinhaltet die Vorteile eines Etagenwerkzeugs. Außerdem können die Kühlzeiten verlängert werden, ohne große negative Folgen für den Gesamtprozess zu erzeugen.
Füllanalyse für Waschmaschinenteile mit Metalleinleger, das in einem Tademwerkzeug mit Düse-zu-Düse Schmelzetransfer gefertigt wird. Der Schmelzetransfer erfolgt mittig durch die erste Trennebene. Das erste Teil wiegt 3,6 kg und das Teil in der zweiten Trenneben 1,0 kg.
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Zyklus 1
Teil A Kühlphase
Teil B Füllphase |
Zyklus 2
Teil A Füllphase
Teil B Kühlphase |
 iVG™ interner Nadelverschluss
Das Rheo-Pro® iVG™ ist ein Nadelverschlusssystem mit düseninterner Nadelbetätigung. Daher besitzt es keinen externen Betätigungszylinder, keine Dichtungen und keine Schmierstoffe. Es repräsentiert die neueste und innovativste Nadelverschluss Technologie in der Industrie und ist für sehr kompakte Etagenwerkzeuge geeignet.
16+16 Rheo-Pro® iVG™ Rücken-an-Rücken Nadelverschluss Heiße Hälfte für Spritzenkolben
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