Spritzgießen Wasserinjektionstechnik verbessert die Herstellung verzweigter Medienleitungen auf Zwei-Komponenten-Spritzgießmaschine

Im Rahmen eines unternehmensübergreifenden Projekts hat der Spritzgießmaschinenbauer Engel das 2-Komponenten-Verfahren Combimelt und die Wasserinjektionstechnik Watermelt miteinander kombiniert. Ziel ist das Spritzgießen verzweigter Medienleitungen aus glasfaserverstärkten Kunststoffen ohne der Gefahr, dass im Leitungsinnern Glasfasern aus der Wandung stehen und sich lösen können.

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Aachener Maschinenbau GmbH

Föhrenbach GmbH

Xometry Europe GmbH

ENGEL AUSTRIA GmbH

Der österreichische Spritzgießmaschinenbauer Engel, Schwertberg, hat das Werkzeug und Verfahren in Kooperation mit Phoenix Automotive entwickelt. Das Projekt, für das man eigens ein Spritzgießwerkzeug entwickelte, wird auf der K 2007 vorgestellt. Der entstehende zweischichtige Aufbau beseitigt nicht nur die Gefahr der Glasfaserablösung, sondern verbessert auch die chemische Beständigkeit der Innenschicht gegen Kühlmedien.

Wasserinjektionstechnik als drittes Einspritzsystem

Auf der K 2007 wird das Projektergebnis auf der holmlosen Mehrkomponenten-Spritzgießmaschine Victory 1050H/500W/150 Combi demonstriert, die mit zwei Spritzeinheiten für die Coinjektion der beiden Kunststoffschmelzen und einem dritten integrierten Kolbeneinspritzsystem für die Wasserinjektion (WIT) ausgestattet ist. Ein Knickarmroboter entnimmt das Formteil aus dem Werkzeug und führt es der Qualitätsprüfung und der Nachbearbeitungsstation zu, die Nebenkavität und Anguss abtrennt.

In der zweischichtig aufgebauten Medienleitung ist die Außenschicht verantwortlich für die mechanische Stabilität und die Bauteileigenschaften. Das ermöglicht laut Engel die Anbringung zum Beispiel von Befestigungselementen und die Verarbeitung eines Kunststoffes, der zwar für das Sandwich-Spritzgießen, nicht aber für das Wasserinjektionsverfahren geeignet ist.

Die Innenschicht, die WIT-tauglich sein muss, sorgt für die notwendige chemische Medienbeständigkeit, zum Beispiel für die Verträglichkeit zu Kühlwasser. Sie stellt sicher, dass sich keine Glasfaserteilchen aus der Wandung lösen und in den Medienkreislauf gelangen können.

Außenschicht aus glasfaserverstärktem Polyamid

Im diesem Projekt besteht die Außenschicht aus einem glasfaserverstärkten Polyamid und die Innenauskleidung aus unverstärktem modifiziertem Polypropylen. Zur Prozessüberwachung detektieren Temperatursensoren entlang des Fließwegs den Schmelzefortschritt. Die Integration des gesamten Prozesses in die Steuerung CC200 der Spritzgießmaschine sichert laut Engel eine optimale Ablaufsteuerung und eine lückenlose Dokumentation aller Prozess- und Qualitätsdaten.

Die Wasserinjektion erfolgt über ein Kolbeneinspritzsystem, das vergleichbar wie die beiden Spritzeinheiten in das Antriebs- und Steuerungssystem der Spritzgießmaschine integriert ist. Damit kann die Wasserinjektion ebenso genau wie die Schmelzeinjektion unter Vorgabe von Volumenstrom- und Druckprofilen geregelt werden. Als zusätzliches Kriterium zur Qualitätsbeurteilung überwacht das Regelmodul unter anderem den Druckverlauf im Wasser während der Hohlraumausbildung und signalisiert der Maschine mögliche Unregelmäßigkeiten.

Sandwich-Spritzgießen erzeugt zweischichtige Wandung

Das Coinjektionstechnik – auch Sandwich-Spritzgießen genannt – ist ein Sonderverfahren

des Spritzgießens zur Herstellung von Formteilen mit Kern- und Hautkomponente. Das sequenzielle Einspritzen zweier verschiedener Kunststoffe ermöglicht die Bildung einer zweischichtigen Wandung.

Dabei wird die zuerst eingespritzte Kunststoffkomponente durch Haftung an der Werkzeugwand zur Außenhaut, die später eingespritzte zweite Komponente zum Kern des Formteils. Nach dem gleichen Verfahrensprinzip können auch drei Kunststoffkomponenten verarbeitet werden.

Wasserinjektionstechnik für komplexe Formteile mit Hohlkanälen

Auch die Wasserinjektionstechnik zählt zu den Sonderverfahren des Spritzgießens. Sie ermöglicht die Herstellung von Formteilen mit hohlem Querschnitt und wird vor allem dann angewendet, wenn sich solche Hohlteile weder durch Blasformen noch in konventionellen Spritzgießwerkzeugen – also mit Kernen und Schiebern – herstellen lassen.

Die Verfahrensvariante Watermelt komm heute im Fahrzeugbau bei verschiedenen Hohlteilen zur Anwendung, die eine komplexe Außengeometrie und einen Hohlkanal im Innern haben, zum Beispiel bei Ölmessstabrohren für den Fahrzeugbau.

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