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WEISS, Spritzgießwerkzeug mit integrierter Sensorik

Autor: MARK.KOM

12.09.11 09:22
Dipl.-Ing. Stefan Martini, Projektingenieur Weiss

Dipl.-Ing. Stefan Martini, Projektingenieur Weiss

Druck und Temperatur im Spritzwerkzeug werden während des Spritzprozesses genau erfasst.

Druck und Temperatur im Spritzwerkzeug werden während des Spritzprozesses genau erfasst.

Der Druckverlauf gibt Auskunft darüber, ob der Spritzvorgang den definierten Qualitätsvorgaben entspricht.

Der Druckverlauf gibt Auskunft darüber, ob der Spritzvorgang den definierten Qualitätsvorgaben entspricht.

Füllsimulationen gehören zu den Standard-Tools, mit denen die Weiss-Ingenieure die Produktion von hochwertigen Kunststoffkomponenten planen und optimieren.

Füllsimulationen gehören zu den Standard-Tools, mit denen die Weiss-Ingenieure die Produktion von hochwertigen Kunststoffkomponenten planen und optimieren.

Illertissen (D) Weiss löst konstruktive Herausforderungen bei neuartigem Polyamid-Kettenspanner mit Durchführung für den Ölmessstab Komplexes Spritzgießwerkzeug mit integrierter Sensorik.

Im Werkzeugbau gibt es immer wieder innovative Lösungen für Aufgaben, die sehr komplex oder gar auf den ersten Blick unrealisierbar scheinen. Dazu gehört die Idee, mit der ein Automobilzulieferer an die Ingenieure der Weiss Kunststoffverarbeitung GmbH & Co. KG herantrat. Der Zulieferer wollte seinem Kunden einen Polyamid-Kettenspanner mit einer integrierten gerundeten Bohrung anbieten, durch die der Ölmessstab des Kfz-Motors geführt wird. Bei der Fertigung des Werkzeugs ging Weiss unkonventionelle Wege. Wie bringt man eine gekrümmte Bohrung in einen massiven Metallblock ein? Als Hersteller von hochwertigen Funktionsbauteilen aus Kunststoffen mit eigenem Werkzeugbau wurde Weiss mit dieser Fragestellung konfrontiert. Ein Kunde, für den das Unternehmen seit vielen Jahren hochbelastbare Polyamid-Kettenspanner für Kfz-Motoren fertigt, wollte im Zuge der Bauteilintegration den Ölmessstab gekrümmt durch den Spanner führen.

Runde Bohrung, konturnahe Kühlung
Diese gute Idee schien zuerst nicht realisierbar, weil sie voraussetzt, dass eine gekrümmte Bohrung durch das Werkzeug geführt wird. Der „Wurmlochbohrer“, der in einschlägigen Internet-Foren für solche Fälle empfohlen wird, existiert leider nur in den virtuellen Weiten des „World Wide Web.“ Auch die Temperaturführung erwies sich als kritisch. Dipl.-Ing. Stefan Martini, Projektingenieur bei Weiss: „Im Bereich der Durchführung des Ölmessstabs musste die Dicke des Werkstücks aus Festigkeitsgründen aufgedoppelt werden. Das hat zur Folge, dass in diesem Bereich eine sehr exakte, konturnahe Kühlung während des Spritzgießprozesses nötig ist, um Verzug zu vermeiden.

Formwerkzeug in „Sandwich“-Konstruktion
Das Problem der gekrümmten Bohrung lösten die Weiss-Ingenieure mit einer grundsätzlich anderen Herangehensweise. Stefan Martini: „Wir haben diesen Teil des Werkzeugs in zwei Hälften gefertigt, die anschließend durch Verstiften und Hartlöten verbunden wurden.“ Da die Krümmung zumindest gleichmäßig ist, kann beim Spritzgießen ein gekrümmter Schieber eingesetzt werden, der den Hohlraum für den Ölmessstab erzeugt. Mit modernen CAD- und Simulationswerkzeugen wurden die Kühlkanäle so platziert, dass trotz der sehr heterogenen Wandstärken eine gleichmäßige Prozesstemperatur gewährleistet ist. Integrierte Sensorik erfasst die Prozessparameter. Da die Temperaturführung in diesem komplexen Werkzeug ein wichtiger Prozessparameter ist, nutzt der Werkzeugbau von Weiss hier eine High-Tech Lösung. An der Werkzeugoberfläche sind hochbelastbare Sensoren integriert, die den Druck und die Temperatur „inline“ an den besonders kritischen Stellen überwachen. Die Sensorik ist unmittelbar mit der Maschinen- und Prozesssteuerung verbunden, so dass das Bauteil beim Über- bzw. Unterschreiten von definierten Werten sofort bei der Entnahme aus dem Werkzeug als „n.i.O“ erkannt und ausgeschleust werden kann.
Erst dieses Zusammenspiel von robuster „Hardware“ – das Werkzeug wiegt insgesamt rund 2,5 Tonnen – und präzise arbeitender Sensorik schafft die Voraussetzung dafür, dass diese anspruchsvollen Bauteile inzwischen in hoher Qualität produziert werden und sich in der Praxis bewähren. Auch bei anderen Aufgabenstellungen, in denen komplexe Funktionsbausteile mit sehr hoher Qualität herzustellen sind, bewährt sich das umfassende Know-how, das Weiss sowohl in der Spritzgusstechnologie als auch im Werkzeugbau gesammelt hat. Die Kunden konnten damit hochwertige Lösungen realisieren und wiederum ihren Kunden Komponenten und Systeme anbieten, die sich durch leichtes Gewicht, kompakte Bauweise und integrierte Zusatzfunktionen auszeichnen.



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