Anwenderbericht Walter Goletz GmbH und Alfred Kärcher GmbH & Co. KG

Mehrkreis­Temperiersystem integrat direct spart Zeit und Kosten

Zwei Praxisbeispiele zeigen, wie Kunststoff-Verarbeiter von der gwk-Technologie profitieren

 

Das integrat direct der gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH, Meinerzhagen, vereint die Vorteile der bislang üblichen Wasserverteiler, der Impulskühlsysteme und der kontinuierlich arbeitenden Temperiergeräte bei gleichzeitiger Eliminierung ihrer jeweiligen Nachteile in einem einzigen System. Die modular aufgebaute Mehrkreis-Wassermengenregelung verfügt das über bis zu 128 individuell regelbare Kreise und eignet sich für die Verarbeitung von Polyolefinen sowie vieler technischen Thermoplaste und ist deshalb bei zahlreichen Kunststoff-Verarbeitern erfolgreich im Einsatz, wie zwei Praxisbeispiele belegen.

 

So ist es der Walter Goletz GmbH, Kierspe, gelungen, mit Hilfe einer Kombination aus kavitätsnah temperierten Werkzeugeinsätzen integrat 4D und dem integrat direct eine üblicherweise im Tiefziehprozess hergestellte Transportverpackung im Spritzgießverfahren wirtschaftlich zu fertigen. Dabei wurde die Bauteilqualität der Trays verbessert und die Zykluszeit reduziert, wodurch sich die Investition bereits nach zehn Monaten amortisierte.

 

Realisiert wurde ein 2x2­fach Werkzeug, in dem erst zwei Tray­Schalen als Hartkomponente aus ABS und anschließend die Weichkomponente aus TPE für die Abdichtung der Sensorelektronik angespritzt wird. Es verfügt über jeweils vier Heißkanäle zum Anspritzen, um die Kavitäten alle gleichmäßig zu füllen. Für jede Heißkanalbuchse wurde ein eigener Temperierkreis angelegt. Dabei übernahm gwk die komplexe Auslegung der kavitätsnah temperieren Werkzeugeinsätze und die Erstellung eines projektspezifischen Temperierkonzepts in enger Abstimmung mit den Verantwortlichen bei Walter Goletz.

 

Insgesamt wurden 30 Regelkreise mit dem integrat direct installiert: Auf der Düsenseite (DS) 2x4 Kreise, jeweils zwei auf der Bediener- und der Gegenbedienerseite. Auf der Auswerferseite (AS) handelt es sich um 1x8 Kreise auf der Bediener- und 2x4 Kreise auf der Gegenbedienerseite. Die gesamte Regelung und Steuerung der Temperierkreise erfolgt an der Spritzgießmaschine über einen zentral angebrachten großen Touchscreen.

 

25 Prozent Zeit bzw. 59.000 EUR an Maschinenstunden gespart

 

In der von Walter Goletz gewählten Regelausführung (itd R) wird die Wassermenge individuell für jeden Regelkreis an der zentralen Bedieneinheit vorgegeben und über ein Wassermengen- Regelventil bei Veränderungen automatisch innerhalb einstellbarer Grenzwerte angepasst. Je nach Ausführung können Durchflussmengen zwischen 1,8 und 32 l/min bei Wassertemperaturen bis 95 °C beziehungsweise 120 °C geregelt werden.

 

Die Komplexität der Auslegung der Temperierkanäle zeigt sich daran, dass insgesamt 10 m Kanäle, 68 Umlenkungen und diverse Steiger in einem der acht Werkzeugeinsätze verbaut sind, um alle 36 Nester des Trays gleichmäßig abkühlen zu können. „Erst durch die kavitätsnah temperierten Werkzeugeinsätze integrat 4D in Kombination mit dem Mehrkreis­Temperiersystem integrat direct konnte das Projekt überhaupt erst wirtschaftlich und auch technisch realisiert werden“, sagt Hendrik Baukloh, Leiter Qualitätssicherung bei Walter Goletz.

 

Der wichtigste technische Gesichtspunkt sei die leichte, schnelle und problemlose Entformung der Trays aus dem Werkzeug. „Wirtschaftlich ist das Projekt für uns, da die Zykluszeit aktuell bei gerade einmal 47 s liegt, wovon 31 s auf die Gesamtkühlzeit entfallen“, so Baukloh. „Ohne gwk integrat 4D wären wir auf eine Gesamtkühlzeit von 39 Sekunden und damit 55 Sekunden Zykluszeit gekommen“, ist er sich sicher. Somit bleibt unterm Strich eine Zeitersparnis von 8 s beziehungsweise 25 Prozent. Bei einer Stückzahl von 950.000 Trays jährlich und somit 475.000 Schuss im 2­fach-Werkzeug spart Walter Goletz rund 59.000 EUR an Maschinenstunden ein und kann in dieser Zeit entsprechend mehr Trays produzieren.

 

Auch bei der Alfred Kärcher GmbH & Co. KG, Winnenden, wurde von den Experten von gwk zunächst die Ist-Situation in der Spritzgießfertigung, wo das Unternehmen große Kunststoffteile für die Verkleidung seiner Hochdruck-Reiniger selbst herstellt, bestimmt und die Aufgabenstellung festgelegt, um daran anschließend ein projektspezifisches Temperierkonzept zu erstellen. Das Ziel dabei war, thermische Potenziale im Spritzgießwerkzeug auszunutzen, geeignete Standards für die Werkzeugtemperierung festzulegen, optimale Teilequalität bei kurzer Zykluszeit sicherzustellen, die Produktivität durch Kühlzeitreduzierung zu erhöhen sowie Ausschuss und Nacharbeit zu minimieren.

 

Im nächsten Prozessschritt wurden die Temperiergeräte von den gwk-Fachleuten so ausgelegt, dass die exakte Temperaturregelung in allen Bereichen der Spritzgießform sichergestellt ist. Dabei bringt die segmentierte Mehrkreistemperierung beste Resultate. Ihr Grundprinzip liegt darin, den pro Flächenelement unterschiedlichen Wärmeeintrag vom Formteil in das Spritzgießwerkzeug in der Weise zu berücksichtigen, dass über das gesamte Formteil ein einheitliches Temperaturprofil erzielt wird.

 

Zeit, Sicherheits- und Präzisionsvorteile durch integrat-direct-Technologie

 

An einer vorhandenen Spritzgießmaschine mit 3.200 t Schließkraft von Engel waren bereits zwei große Temperiergeräte teco wd 150 von gwk in alter Bauform installiert, die definierte Temperaturen für die Werkzeuge zur Verfügung stellten. Die Kühlwasserverteilung erfolgte über Wasserorgeln. „Aufgrund der vielen Werkzeugwechsel, haben wir immer viel Zeit aufbringen müssen, um die Wasserverteilung manuell zu regeln“, erinnert sich Kärcher-Fertigungsplaner Gunther Laube. Um dies zu optimieren, wurde die Maschine deshalb mit dem integrat direct ausgerüstet. Es verteilt das Wasser individuell auf die einzelnen Werkzeugkreise. Für die vorhandene Maschine kamen 2x8 itd-Kreise (je acht für DS und AS), Werkzeugentleerung, Werkzeugcheck und zwei Filter zum Einsatz. Die Ansteuerung erfolgt hierbei über das Touch-Panel von gwk.

 

2011 kam in der Kärcher-Spritzerei eine weitere, neue Spritzgießmaschine mit 1.000 t Schließkraft von Engel hinzu. Sie wurde ebenfalls mit zwei großen Temperiergeräten teco wd 150 in neuer Bauform, Werkzeugentleerung und Werkzeugcheck sowie zwei Filtern ausgestattet. Die Ansteuerung erfolgt hier jedoch direkt über die Engel-Steuerung CC200. Während die Integration der itd-Komponenten bei Engel durchgeführt wurde, installierten die gwk-Techniker die Temperiergeräte und schlossen diese an die Schottbleche der Maschine an. Jeweils düsen- und auswerferseitig kamen 1x4 und einmal 1x6 itd-Kreise zum Einsatz.

 

„Der Einsatz der integrat-direct-Technologie bringt uns zahlreiche Vorteile“, sagt Laube. „Zum einen sparen wir Zeit beim Umrüsten, weil das Werkzeug automatisch ausgeblasen wird. Durch die definierte Kühlung pro Kreislauf bestehen immer gleiche Voraussetzungen und man merkt sofort, wenn es Probleme gibt – ein wichtiger Aspekt in puncto Sicherheit. Außerdem erhalten wir genauere Informationen über die einzelnen Kreisläufe, viel präziser als bei der manuellen Einstellung“, zählt der Fertigungsplaner auf.

 

Kärcher hat dieser Ansatz überzeugt. Eine weitere Engel-Maschine mit 1.000 t Schließkraft, die vor einem Jahr in Betrieb ging, ist ebenfalls mit dem itd-System mit 20 Regelkreisen und zwei direkt gekühlten Temperiergeräten ausgestattet. Das System ist nahezu identisch zu der bestehenden 1.000-t-Maschine, allerdings erfolgt die Ansteuerung nicht über die Engel-Software sondern über das neue 7-Zoll-Touch-Panel von gwk.

 

 

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