Kann eine Spritzgießmaschine mehrere Werkzeuge unterstützen?

Das Spritzgießen ist eine der Arten, wie wir Kunststoffteile herstellen. Bei diesem Verfahren schmelzen wir Kunststoff, spritzen ihn in einen Formhohlraum und lassen ihn abkühlen und in der von der Form vorgegebenen Form aushärten. Eine der häufigsten Fragen, die mir im Zusammenhang mit dem Spritzgießen gestellt werden, lautet, ob eine Maschine mehr als eine Form gleichzeitig betreiben kann. In diesem Artikel befasse ich mich mit dem Betrieb mehrerer Werkzeuge auf einer Spritzgießmaschine: Ist das möglich? Was sind die Vorteile? Welche Herausforderungen gibt es? Und was müssen Sie beachten?

Durchführbarkeit der Unterstützung mehrerer Werkzeuge auf einer Spritzgießmaschine

Die Fähigkeit einer Spritzgießmaschine, mehrere Werkzeuge zu betreiben, hängt von Faktoren wie der Maschinenkapazität, der Werkzeuggröße und der Komplexität der zu produzierenden Teile ab. Viele moderne Spritzgießmaschinen sind mit Mehrfachwerkzeugen ausgestattet, die mehr als eine Veredelung verarbeiten können… Zu diesen Merkmalen gehören ein CME, ein Drehtisch und formbare Teile, die regelmäßig ausgetauscht werden.

Vorteile und Nachteile der Verwendung von Mehrfachwerkzeugen

Vorteile

1. Höhere Produktionseffizienz: Durch die Herstellung einzelner Teile auf einer Spritzgießmaschine lässt sich der Zeitaufwand mehrstufiger Abläufe optimieren und damit die Produktionseffizienz steigern. Mit einem Drehtellerwerkzeug können mehrere Formen und Varianten an unterschiedlichen Positionen gefertigt werden, was die Produktion verschiedener Modelle und Spezifikationen verbessert.

2. Kosteneinsparungen: Durch die Fertigung mit mehreren Werkzeugen sparen Sie die Anschaffung weiterer Spritzgießmaschinen und reduzieren dadurch auch den Kapitalbedarf.

3. Geringere Produktionskosten: Mehrkomponenten-Spritzgießen kann mehrere Formen gleichzeitig herstellen. Dadurch werden Stillstandszeiten und die Kosten fehlerhafter Produkte eingespart, was die Produktionskosten senkt.

4. Verbesserte Produktqualität: Die Eigenschaften mehrerer Werkzeuge ermöglichen eine gleichmäßigere Reibungsverteilung. Dies reduziert den mechanischen Verschleiß beim Öffnen und Schließen, erhöht die Stabilität des Werkzeugs in der Produktion und verlängert seine Lebensdauer.

5. Geringere Anforderungen an die Spritzgießausrüstung: Das Mehrwerkzeug-Spritzgießen nutzt die Produktionskapazität von Spritzgießmaschinen vollständig aus, verkürzt Produktionszyklen und verlängert die Maschinenlebensdauer.

Benachteiligungen

1. Lange Werkzeugwechselzeiten: Bei verschiedenen Werkzeugen muss zwischen ihnen gewechselt werden, und das kostet Zeit.

2. Höhere Ausfallraten: Der Einsatz mehrerer Werkzeuge im Spritzgießprozess belastet die Maschinen stärker und kann Wartungs- und Reparaturabläufe erheblich beeinträchtigen.

Überlegungen bei der Verwendung mehrerer Formen

1. Qualifizierte Bediener erforderlich: Der Einsatz mehrerer Werkzeuge macht die Bedienung der Spritzgießmaschine komplexer. Deshalb werden erfahrene Bediener benötigt, um Unfälle zu vermeiden.

2. Anlagenwartung: Beim Einsatz mehrerer Werkzeuge muss der Werkzeughersteller stärker auf die Wartung der Spritzgießmaschine und den ordnungsgemäßen Werkzeugbetrieb achten, um häufige Produktionsunterbrechungen zu vermeiden und die Werkzeuglebensdauer zu erhöhen.

3. Produktionsplanung: In diesem Fall ist es wichtig, mehrere Formen einzusetzen, um Produkte vorzeitig herzustellen und so einen reibungslosen Ablauf des Produktionsplans zu gewährleisten.

4. Maschinenkompatibilität: Nicht alle Spritzgießmaschinen sind dafür ausgelegt, mehrere Formen gleichzeitig zu verwenden. Hersteller müssen prüfen, ob ihre Anlagen, beispielsweise Spritzgießmaschinen, sämtliche für den Mehrformenbetrieb erforderlichen Aufgaben ausführen können.

5. Formausrichtung und Synchronisierung: Die präzise Passung und Verbindung der Form ist wichtig, um einheitliche Bauteilabmessungen zu erzielen und Fehler wie Gratbildung und Verzug zu vermeiden.

6. Formkosten: Die Anschaffung eines Formensatzes für ein komplexes oder hochpräzises Bauteil kann sehr teuer sein. Betriebe müssen die wesentlichen Machbarkeitskennzahlen, die Standzeit der Form und die Amortisationsfaktoren berücksichtigen.

7. Wartung und Stillstandszeiten: Der gleichzeitige Betrieb mehrerer Formen auf einer Maschine erhöht die Wahrscheinlichkeit von Verschleiß. Dadurch können häufigere Wartungen und mögliche Stillstandszeiten für Reparatur- und Instandhaltungsarbeiten entstehen.

Fallstudie: Tandem Molding Spritzgießlösung

Die Tandem-Molding-Technologie ist ein Verfahren, bei dem zwei identische oder ähnliche Werkzeuge auf einer Spritzgießmaschine montiert werden. Sie arbeiten grundsätzlich gleichzeitig, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Die Zeit, die zwischen dem Einlegen der Produkte in die eine und die andere Form verstreicht, wird für den Spritzgießprozess der Produkte aus der anderen Form genutzt, und die Maschine nutzt die Zeit dazwischen, um zwischen den beiden Formen zu balancieren und die Produktivität pro Betriebsstunde zu maximieren.

Die Effizienz der Tandemspritzgießtechnologie ist in der Regel unübertroffen, sie kann den Produktausstoß um 40-80% erhöhen und 30-40% an Investitionen in Anlagen und Automatisierung einsparen, wenn die Prozessbedingungen und die Anlagenkonfigurationen geeignet sind.

Anwendbare Szenarien

Sie können die Tandem Molding-Technologie bei Produkten mit Zykluszeiten von 30+ Sekunden, gleichen Materialkombinationen und nahe beieinander liegenden Größen oder gepaarten Molekularstrukturen einsetzen. Wir haben dies bei “Frontrahmen-Schrauben-Gehäuse”- und “Deckel-Boden”-Teilen mit symmetrischen Produkten, bei standardisierten Systemtechnikteilen mit mehreren Werkzeugsätzen und bei flachen, großen Rahmenteilen einschließlich der Hohlstruktur mit einfacher Installation von Fließkanälen getan. Sie können diese Teile und Werkzeuge kombinieren und mit flachen Kavitäten effizient produzieren.

Anforderungen an Schimmelpilze

Beim Tandemspritzgießen besteht das Werkzeug aus zwei Teilen: zum einen aus dem Heißkanalsystem, das abwechselnd die vordere und die hintere Form beschießt, und zum anderen aus dem Schließsystem, das abwechselnd die Formen öffnet und schließt. Die Tandemform basiert dagegen auf zwei Werkzeugen, die sich die Einspritzung teilen. Die einfachste Möglichkeit, zwischen dem vorderen und dem hinteren Werkzeug abzuwechseln, ist die Verwendung eines vorderen und hinteren Heißkanalsystems.

Heute konstruieren die meisten Heißkanalhersteller ihre Produkte für das Tandemspritzgießen und auch für kostengünstige Kaltkanalwerkzeuge, die für das Tandemspritzgießen geeignet sind, oder sogar für zwei vorhandene Werkzeuge, die für den kombinierten Einsatz nachgerüstet werden können. Alles in allem liegt die Komplexität nicht in der Formgebung, sondern im Heißkanal.

Anforderungen an Spritzgießmaschinen

Bei der einseitigen Formgebung müssen Sie keine komplizierten Anpassungen an den Formgebungsmaschinen vornehmen. Sie setzen einfach eine Platte in die hydraulische Form ein, die die Dicke des Schließteils der Formmaschine erhöht, so dass die überlappenden Formen passen. In der Regel bedeutet dies, dass die Dicke des Schließteils der Form um etwa 20-25% mehr als die Standardkapazität der Form erhöht wird.

Beim Tandemspritzgießen muss eine Steuerungssoftware verwendet werden, die in das Steuerungssystem der Spritzgießmaschine integriert ist, um die Variablen bei der Verarbeitung von Form A und Form B zur Herstellung unterschiedlicher Produkte zu berücksichtigen. Das Anhalten und Anfahren der Schmelze sowie die Menge oder das Volumen der Schmelze sind die Schlüsselmerkmale zur Verbesserung der Produktionseffizienz.

Wenn die Schmelzkapazität nicht ausreicht, können Sie unabhängige Nachdruckeinrichtungen verwenden oder die Düsenventile schließen, um den Plastifizierungsprozess während des Nachdrucks früher zu starten. In der Regel sind für diese Anwendungen nicht die teuersten Geräte erforderlich, und die anschließenden Verbesserungen erhöhen die Kosten der Geräte in der Regel nur um 5-10% im Vergleich zu dem, was Sie vorher hatten. Wenn eine einzelne Maschine mit der gleichen Produktivität wie zwei Maschinen arbeiten kann, ergeben sich lediglich Kosteneinsparungen, sobald die Formen mithalten können.

Unterschiede zwischen Tandemspritzgießen und Stapelgießen

Wenn Leute zum ersten Mal mit Etagenwerkzeugen anstelle von einseitigen Werkzeugen arbeiten, fragen sie mich oft nach den Unterschieden in den Möglichkeiten, die sie damit haben. Die einfachste Form des Etagenspritzgießens besteht darin, dass man abwechselnd Teile in Form A und Form B herstellt. Dies wird hauptsächlich für technische Teile verwendet, die dick sein müssen. Es ist nicht mit dem Spritzgießen vergleichbar, bei dem man ein kompliziertes Teil herstellt (und die Herstellung länger dauert). Das Etagengießen wird zur Herstellung dünner Teile oder von Teilen mit vielen Hohlräumen verwendet, bei denen die Zykluszeit kurz ist (weniger als 10-15 Sekunden) und die Abkühlzeit weniger als 5-6 Sekunden beträgt.

Das Etagengießen ist also ein Verfahren, bei dem die Formen A und B gleichzeitig geöffnet werden müssen, wobei die mittlere Form in der Schwebe gehalten werden muss, während sich die Formen öffnen, und bei dem man sich dann mit Fragen der Positionsstabilität, der Abstützung und der Synchronisierung befassen muss, wenn es um die Struktur der Form geht. Das Hauptproblem ist der Bedarf an Festigkeit, Präzision und Langlebigkeit der mechanischen Teile, die zur Herstellung von Teilen unter Hochgeschwindigkeitsproduktionsbedingungen verwendet werden. Formenbauer, die hochwertige, zuverlässige Präzisionsformen herstellen können, sind nicht wie andere Formenbauer. Sie verlangen in der Regel einen höheren Preis für ihre Formen als die Durchschnittsformen.

Mit zunehmender Anzahl der Kavitäten steigen die Kosten. Die hohe Produktionsgeschwindigkeit führt zu extrem hohen Kosten aufgrund des Strömungsgleichgewichts und der sequentiellen Ventilsteuerung. Um die Qualität und die Produktionsstabilität zu gewährleisten, entscheidet sich der Werkzeughersteller in der Regel für Heißkanalmarken wie Moldmaster oder Husky, die mehr kosten. Letztendlich beeinträchtigen die hohen Werkzeugkosten die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens bei einem Projekt. Beim Tandem-Spritzgießverfahren wird bei jedem Zyklus jeweils nur eine Formtrennfläche geöffnet, während die andere Hälfte relativ dauerhaft in ihrer Position verriegelt bleibt. Was dieses Verfahren so wertvoll macht, ist die Tatsache, dass das Werkzeuglayout dem eines herkömmlichen Werkzeugs ähnelt, so dass es nicht das Problem der hohen Komplexität der Werkzeugstruktur gibt.

Das Etagengießverfahren erfordert höhere Akzeptanzkriterien für Präzision und Bearbeitung, längere Gießzyklen und langsamere Produktionsgeschwindigkeiten im Vergleich zum kostengünstigeren und nachsichtigeren Gießverfahren. Darüber hinaus bevorzugt Tandem Molding nicht die Verwendung von Hochkavitäten-Designs, so dass das Unternehmen auf die auf dem Markt üblichen Heißkanalmarken zurückgreift.

Da beim Tandemspritzgießen nur eine Formtrennfläche vorhanden ist, wird jeweils nur eine Trennfläche geöffnet, im Gegensatz zum Etagengießen, bei dem zwei Trennflächen gleichzeitig geöffnet und eingespritzt werden müssen. Die Maschine muss also über ein Minimum an Ladefläche in der Werkzeugaufspannung (Parallelität) und über eine Schmelz- und Einspritzkapazität im Spritzgießteil verfügen.

Die beim Etagenspritzgießen normalerweise verwendete Spritzgießmaschine ist in den meisten Fällen 1-2 Spezifikationen höher als die beim Tandemspritzgießen verwendete Maschine für die gleiche Anzahl von Kavitäten. Die Tatsache, dass das Tandem-Schwerkraftgießen eine längere Zyklusdauer hat, aber gleichzeitig eine geringere Belastung der Ausrüstung erfordert als das Stapelgießen, macht es für einheimische Produkte ziemlich ideal, während die schnelle und stabile Produktion des Stapelgießens für einheimische Marken eine große Herausforderung darstellt.

Die Produktion beim Tandemspritzgießen ist flexibler. A- und B-Halbformen können verschiedene Produkte mit unterschiedlichen Spritzgießverfahren herstellen, während beim Etagengießen in der Regel ein einziges Produkt mit der gleichen Anzahl von Kavitäten und Einspritzbedingungen hergestellt wird. Im Vergleich dazu ist das Tandemspritzgießen durch die Unterschiede in den Produktionsanlagen, den Werkzeugen und den Produktionsverfahren dem Etagengießen unterlegen. Daher ist diese Methode einfacher, wirtschaftlicher und praktischer, um die Produktivität zu verbessern.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es von mehreren Faktoren abhängt, ob eine Spritzgießmaschine, die mit mehreren Werkzeugen arbeiten kann, praktikabel ist oder nicht, z. B. von der Leistungsfähigkeit der Maschine, der Konstruktion des Werkzeugs und den Produktionsanforderungen. Die Verwendung von Mehrfachwerkzeugen hat viele Vorteile: Sie spart Zeit und Arbeit, macht den Prozess kosteneffizienter und ermöglicht es Ihnen, das fertige Produkt zu verändern. Allerdings ist der Betrieb dieser Maschine auch kompliziert, es braucht Zeit und ein wenig Geschick, sie einzurichten, und schließlich muss man auch an die Wartung denken. Grundsätzlich müssen Maschinenhersteller darüber nachdenken, was sie brauchen und was sie tun können, um zu sehen, ob eine Mehrzweckmaschine eine gute Option für einen optimierten Herstellungsprozess ist.

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