Optimiertes Entformen

Um Formteile leichter aus Spritz­gieß­werk­zeugen entfernen zu können, haben Forscher der INNOVENT Techno­logien­entwicklung Jena eine Beschichtung für Werkzeug­einsätze mittels Sol-Gel-Techno­logie reali­siert, welche sich sogar bei bereits einge­bauten Teilen anwenden lässt. Durch den Einsatz derartig beschichteter Werkzeug­einsätze lassen sich die Produkti­vität und die Werkzeug­standzeit steigern sowie Ausschuss­raten und Energie­kosten senken.

Kaum ein Beschichtungsverfahren ist so vielseitig wie die Sol-Gel-Technik. Sie eignet sich zur Schicht­appli­kation auf verschie­den­sten Substrat­materi­alien wie Glas und Metall, aber auch auf temperatur­empfind­lichen Werk­stoffen wie Polymeren oder Textilien. Neben den nicht­metal­lischen, anorga­nischen oder hybrid­poly­meren Beschich­tungen lassen sich damit auch Pulver, Partikel und Fasern herstellen.

Durch die Vielfalt an möglichen Precursoren, Zusätzen – etwa Gleit­additive und Nano­partikel –, sowie über eine definierte Ein­stel­lung der Reaktions­bedin­gungen ist eine breite Palette an Schicht­eigen­schaften zugäng­lich. Über einen Auftrag der Sole mittels Sprüh­düse können somit anwen­dungs­nah Beschich­tungen auf Werkzeug­ein­sätze aufge­bracht werden, ohne diese aus deren Halterung ausbauen zu müssen. Eine Integra­tion des Beschich­tungs­vorganges in den Reinigungs­zyklus der Werk­zeuge ist aller­dings ebenso möglich.

Für die Beschichtung von Werk­zeugen und deren Kompo­nenten stehen mehrere stabile Sole zur Ver­fügung, aus denen haft­feste sowie trenn­aktive Schichten generiert werden können. Diese lassen sich im Bedarfs­fall über ein eigens ausge­arbei­tetes Regime auch wieder von diesen entfernen. Mittels ange­passter Schicht­analytik kann eine Über­wachung des Zustandes der Beschichtung eben­falls am einge­bauten Werk­zeug erfolgen.

Um eine Abformung unter Real­bedin­gungen unter­suchen zu können, wurde ein spezielles Test­werk­zeug genutzt. Dieses verfügt über einen Kraft­sensor, der in das Aus­werfer­paket integriert ist und eine Erfassung der benötigten Entformungs­kraft ermöglicht. Zudem wurden wechsel­bare Einsätze für das Werkzeug vorge­sehen, welche flexibel mit verschie­denen anti­adhäsiven Beschich­tungen versehen werden können.

Mit den beschichteten Werkzeug­einsätzen ließ sich die benötigte Entformungs­kraft generell deutlich reduzieren, durch­schnitt­lich um vierzig Prozent. Dieser Effekt fiel jedoch abhängig von der einge­setzten Form­masse sowie der Rauheit der Substrat­ober­fläche sehr unter­schied­lich aus. Für Form­teile aus Polyamid ergab sich dabei das höchste Potenzial. Die Entformungs­kraft konnte auf vergleichs­weise glatten Einsätzen um bis zu sechzig mit dieser Form­masse vermindert werden.

Durch eine Reduzierung der Entformungs­kraft sowie daraus resul­tierend der Zyklus­zeit und des Energie­bedarfs ergaben sich ebenso signi­fi­kante wirt­schaft­liche Effekte. Dies beinhaltet sowohl eine Steigerung der Produkti­vität, also einen höheren Durchsatz, und der Werkzeug­standzeit als auch eine Senkung der Ausschuss­rate und der Energie­kosten.

INNOVENT / RK

Weitere Infos

• Forschungsbereich Oberflächentechnik, INNOVENT e.V. Technologieentwicklung Jena