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Konturfolgende Werkzeugtemperierung – nur für komplexe Formteilgeometrien?

Die konturfolgende Temperierung in Spritzgießwerkzeugen ist mittlerweile eine etablierte Methode zur Optimierung der Formteilqualität und signifikanten Verkürzung der Zykluszeiten. Allerdings wird sie in der Regel nur bei komplexen Formteilgeometrien eingesetzt. Das aktuelle Beispiel der Fertigung von Hüllen für Covid-19 Test-Kits zeigt jedoch, dass die konturnahe Temperierung auch bei flachen Teilen mit einfacher Kontur eine qualitätssteigernde und wirtschaftliche Lösung sein kann.

Häufig wird konturnahes Temperieren nur dann eingesetzt, wenn sehr komplexe Formteilgeometrien vorhanden sind. Diese machen eine angemessene Werkzeugtemperierung mittels herkömmlicher Bohrtechnik offensichtlich sehr schwierig, wenn nicht in Teilbereichen der Form sogar unmöglich. Man setzt konturnahe Werkzeugtemperierung in vielen Fällen also nur als Problemlöser ein und benutzt sie sozusagen als „Notnagel“. Dabei sind die Potenziale hinsichtlich Zykluszeitverkürzung und Verbesserung der Formteilqualität bedeutend breiter gestreut, als allgemein angenommen wird.

Kaum jemand käme bei einem flachen Formteil ohne komplexere Konturbereiche auf die Idee, eine konturnahe Temperierung zu verwenden. Allein die Aussicht, dass konventionelle Bohrtechnik augenscheinlich einen recht guten Erfolg bringen wird, lässt den Werkzeugentwickler häufig eine Möglichkeit vergessen: Eine fallbezogene Vorausberechnung der Unterschiede zwischen konventionellem Bohren und konturnahem Temperieren kann Aufschluss darüber geben, welcher Weg tatsächlich der wirtschaftlichste ist.

Contura - Schnelltest 3D im Studio Violetligh
Die Schnelltest-Kits spielen eine zentrale Rolle in der Pandemiebekämpfung.

Beispiel: Hülle für Covid-19 Test-Kits
Geschichtlich gesehen hat sich die konturnahe Temperierung sogar bereits eindrücklich bei flachen Bauteilen bewiesen. Zu Blütezeiten der PVC-Schallplatte und der Compact-Disc wurden diese Produkte bereits konturnah temperiert. Warum wurden die Werkzeuge für diese flachen Scheiben nicht einfach mit herkömmlicher Bohrtechnik oder mit gefrästen und dann über O-Ringe abgedichteten Kanalsystemen temperiert? Die Antwort auf diese Frage ist denkbar einfach: Die konturnahe Temperierung der Werkzeuge war in diesen Fällen die deutlich wirtschaftlichere. Vor dem Hintergrund der aktuellen pandemischen Lage und den oft fehlenden Ressourcen an medizinischen „Wegwerfprodukten“ in der Kunststoffindustrie sei hier beispielhaft die Produktion von Hüllen für Covid-19 Test-Kits genannt. An diesem Beispiel konnte CONTURA MTC die Vorteile des Einsatzes von konturfolgend temperierten Werkzeugeinsätzen deutlich aufzeigen, obwohl es sich auch hier um ein flaches Teil mit einfacher Kontur handelt.

Contura - Schnelltest
Kühlkanalauslegung bei der konventionellen (l.) und der konturfolgenden Temperierung (r.).

Deutlich verkürzte Zykluszeiten
Trotzdem zeigt ein Zykluszeitvergleich eine nicht zu vernachlässigende Verbesserung zugunsten der konturfolgenden Temperierung. Bereits die Auslegung der Temperierkanäle macht deutlich, dass die Temperierung erheblich näher und engmaschiger an der Formnestwand platziert werden kann. Durch die konturfolgende Temperierung kann der Wärmeaustausch von Kavität und Kunststoffschmelze signifikant verbessert werden. Dies hat zur Folge, dass die Kühl- und Zykluszeiten signifikant verkürzt werden können. Vergleicht man die Zykluszeiten dieser unterschiedlich temperierten Formen, so erhält man rechnerisch 5,5 s für die konventionell temperierte Form und 3,5 s für die konturfolgend temperierte Form. Die Mehrinvestition in die konturnahe Temperierung führt in diesem Beispiel zu einer bis zu 36 % verbesserten Produktivität beim konturnah temperierten Werkzeug und hat sich in weniger als 3 Monaten amortisiert.
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