Gasinnendruck-Spritzgießen bietet Optimierungspotenzial

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Stickstoff strömt beim Gasinnendruck-Spritzgießen unter Hochdruck durch den Gaskanal

Mit der Weiterentwicklung GID plus bietet Linde eine patentierte Lösung für die Innenkühlung von Produkten. Die Innenkühlung verwendet den beim konventionellen GID-Spritzgießen bereits in Umgebungstemperatur vorliegenden Hochdruck-Stickstoff. Dieser strömt kontrolliert durch den vorhandenen Gaskanal. Dabei führt er Wärme aus dem Inneren des Spritzgießteils ab.

Das weiterentwickelte Verfahren erzielt im Vergleich zur herkömmlichen Gasinnendrucktechnik eine höhere Kühlleistung durch zusätzlichen Gasfluss. Nach der Verdrängung der Schmelze aus dem Bauteilkern, wie beim herkömmlichen GID-Verfahren, wird die Stickstoffzufuhr zum Hauptgasinjektor unterbrochen und dieser zur Umgebung hin geöffnet. Gleichzeitig wird über einen gegenüberliegenden zweiten Gasinjektor am anderen Ende des Gaskanals Stickstoff eingespeist.

Zur Bauteilkühlung durchströmt der Stickstoff den Gaskanal des Spritzgießteils und verlässt ihn durch den Hauptinjektor, der so zum Auslass wird. Die notwendige genaue Überwachung von Druck und Strömungsgeschwindigkeit erfolgt mit einem Hochdruck-Umschaltmodul. Die Innenkühlung der Bauteile in der Spritzgießform bietet zusätzlich zu deutlich verkürzten Kühl- und damit auch Zykluszeiten weitere Vorteile: Im Vergleich zum herkömmlichen GID-Verfahren entstehen Produkte mit glatteren Innenflächen und einer höheren Maßhaltigkeit.

Linde-Druckerhöhungsanlage unterstützt verbessertes Gasinnendruck-Spritzgießen bei Engel

Für das verbesserte GID-Verfahren kommt bei Engel die Druckerhöhungsanlage Presus N10 von Linde zum Einsatz (Bild 3). Sie wurde kürzlich am Markt eingeführt. Die kosten- und energieeffiziente Anlage ist einfach zu installieren und bedarf keiner weiteren Druckerhöhung. Sie verdichtet Flüssigstickstoff vor der Verdampfung auf 350 bar, wobei die Reinheit des Gases nicht gemindert wird. Das Gas gelangt ölfrei in den Hohlraum. Ein weiterer Pluspunkt der Druckerhöhungsanlage ist der niedrige Energieverbrauch, der weit unter dem anderer Gaskompressionseinheiten liegt.

Weitere Optimierungsmaßnahmen im Rahmen des verbesserten GID-Verfahrens sind eine modifizierte Spritzgießform, um die zusätzlichen Gasinjektoren unterzubringen, sowie die Verwendung von Injektoren mit größerem Durchmesser und dickeren Schläuchen. Die vorgenommenen Änderungen zahlen sich aus: Die Zykluszeiten haben sich durch den Einsatz der Innenkühlung um 30 % verringert.

Inertisierung der Werkzeugkavität gegen Verschmutzung durch Oxidation

Außerdem wurde eine deutliche Reduzierung der Wartungszeiten erreicht. In der Regel besteht bei der Wartung folgendes Problem: Um eine ästhetisch ansprechende, widerstandsfähige Hochglanzoberfläche für die produzierten Griffe zu erzielen, werden die technischen Kunststoffe Polyamid (PA), ABS und PC/ABS verwendet. Sie sind deutlich schwieriger zu verarbeiten als zum Beispiel Polypropylen (PP).

Mehrere Faktoren bewirken eine Oxidation der technischen Thermoplaste wie ABS, die das Gasinjektionssystem beeinträchtigt. Dazu gehören hohe Drücke bis 250 bar und teilweise höher, Temperaturen bis 300 °C, die bei diesen Kunststoffen erforderlichen längeren Zykluszeiten sowie der Luftsauerstoff, der beim Schließen des Werkzeugs in der Kavität eingeschlossen wird. Verschmutzungen durch oxidierte Kohlenwasserstoffe aus der Kunststoffschmelze sowie durch Additive setzen sich im System ab und können die Gasinjektoren verstopfen. Diese Rückstände müssen regelmäßig nach wenigen Stunden entfernt werden. Stillstandszeiten und höhere Ausschussraten sind die Folge.

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