Ziel der Entwicklung
Zum verbesserten Entformungsverhalten von Kunststoffformteilen im Spritzgießprozess bieten sich insbesondere Beschichtungen der Werkzeugkerne an. Derzeit bestehende Methoden eignen sich lediglich dazu eine qualitative Aussage zum Entformungsverhalten anhand der produzierten Kunststoffformteile abzuleiten. Auf den Endanwender maßgeschneiderte Prozessparameter müssen in zeitaufwendigen Versuchsreihen anhand der Formteilqualität und Ausschussrate ermittelt werden. Eine quantitative Aussage zur Höhe der Entformungskraft sowie Rückschlüsse auf das Adhäsionsverhalten zwischen Kunststoff und Werkzeugoberfläche verschiedener Formmassen sind nicht möglich.
Vorteile und Lösungen
Zur Analyse der Wirksamkeit permanenter Werkzeugbeschichtungen wurde in Kooperation mit dem Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH ein Heißkanalwerkzeug mit einem speziellen messtechnischen Ansatz an der Auswerferseite entwickelt. Infolge des Aufschrumpfens der erkalteten Formmasse auf die Werkzeugkerne und einer Anhaftung des Materials an der Werkzeugoberfläche erhöht sich der notwendige Kraftaufwand zur Entformung, welcher mit einem speziellen Kraftsensor im Auswerferpaket ermittelt werden kann. Der zur Entformung benötigte Kraftaufwand lässt sich aus dem Maximum der erhaltenen Messkurve ableiten. Durch einen Vergleich der Anstiege der Kurven verschiedener Formmassen können zudem Rückschlüsse auf die Adhäsion zwischen Kunststoff und Werkzeugoberfläche gezogen werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Sowohl Formteilhersteller und Halbzeugproduzenten als auch Werkzeugbauer und Beschichtungsunternehmen profitieren von den Projektergebnissen. Indem Dünnschichten mit permanenten Trenneigenschaften auf die Innenseiten von Werkzeugen aufgebracht werden kann das zur Verarbeitung von Kunststoffen etablierte Spritzgießverfahren drastisch optimiert werden. Vorrangig für Produzenten komplexer Werkzeuge, Halbzeuge und Fertigteile mit Fokus auf der Industriesparte technische Teile (unter anderem für Fahrzeuge, Elektro- und Maschinenbau) ergibt sich infolge dessen ein deutliches Einsparpotential. Als weitere Effekte sind zudem eine Umsatzsteigerung durch eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit, eine Verbesserung der Formteilqualität und Reduzierung der Ausschussrate sowie eine Kompetenzerhöhung der Beschichtungsunternehmen zu nennen. Zudem ist davon auszugehen, dass sich das Prinzip auch auf andere Bereiche der kunststoffverarbeitenden Industrie wie Extrudieren, Kalandrieren oder Umformen übertragen lässt.