Einfache variotherme Temperierung

Mit der Umschalteinheit Vario-5 stellt HB-Therm, St. Gallen (Schweiz), auf der Swissplastics sein neues System vor, mit dem sich die variotherme Temperierung mit zwei Standard-Temperiergeräten umsetzen lässt.

Wenn beim Spritzgießen heiße Kunststoffschmelze während der Einspritzphase auf eine relativ kühle Werkzeugoberfläche trifft, kann es zu Problemen kommen, die mit einer herkömmlichen Temperierung nicht zu lösen sind. Dies trifft besonders dann zu, wenn

• sichtbare Bindenähte in optisch kritischen Bereichen eliminiert werden sollen
• es zu einer unvollständigen Abformung feinster Strukturen kommen kann oder Probleme bei der Konturtreue (z. B. bei optischen Linsen, Mikro- oder Nanostrukturen, Klavierlack usw.) auftreten
• eine mangelhafte Oberflächenqualität bei geschäumten und faserverstärkten Teilen vermieden werden soll
• extrem kleine Fließquerschnitte sehr hohe Einspritzdrücke bedingen
• oder Einfallstellen bei extremen Wandstärkenverhältnissen zu befürchten sind.

Dabei ist die Werkzeugtemperatur nicht nur vom Material abhängig, sondern auch von den Anforderungen an Bauteilqualität und Zykluszeit. Wichtig wäre in solchen Fällen eine hohe Temperatur beim Einspritzen, gefolgt von einer kalten Temperatur in der Kühlphase, also eine variotherme Temperierung. Mit der Vario-5-Umschalteinheit präsentierte HB-Therm zur K 2013 weltweit erstmals ein System, das eine solche variotherme Temperierung mit zwei Standard-Temperiergeräten ermöglicht.

Mit höheren Temperaturen steigt im allgemeinem zwar die Bauteilqualität, dafür werden aber längere Zykluszeiten notwendig. Das beeinflusst die Stückkosten negativ. Somit wird die Wahl der Werkzeugtemperatur zu einem Kompromiss zwischen Qualität und Wirtschaftlichkeit. Wenn aber auch durch einen Kompromiss nicht die gewünschte Qualität zu erreichen ist oder eine inakzeptable Zykluszeit resultiert, dann sind alternative Temperiermethoden gefragt.

Schnell wechselnde Werkzeugtemperaturen

Über eine variotherme Temperierung lässt sich die Temperatur an der Formnestoberfläche innerhalb des Spritzzyklus aktiv verändern. Dazu wird wechselweise heißes und kaltes Temperiermedium durch den kavitätsnahen Temperierkanal geführt, wobei der Umschaltvorgang durch den Takt der Maschine vorgegeben ist. Die Temperaturen werden an beiden Temperiergeräten eingestellt.

Rechtzeitiges Umschalten notwendig

Für den Spritzgießprozess relevante Parameter wie Einspritz-, Nachdruck- oder Kühlzeit werden grundsätzlich über die Maschinensteuerung eingestellt. Deshalb müssen die Signale zum Ansteuern der variothermen Temperierung ebenfalls von der Maschine kommen. Dazu können die digitalen Ausgangssignale der Maschine oder ein Näherungsschalter verwendet werden.

Die höchste Temperatur wird in der Einspritzphase des Zyklus erreicht, die niedrigste zum Zeitpunkt der Entformung. Deshalb unterstützt Vario-5 die Ermittlung der Umschaltzeitpunkte: die Signale zum Umschalten erfolgen um den Betrag der Systemverzögerung früher. Die Umschaltung erfolgt zeitabhängig. Die Signale für das Heizen und das Kühlen werden in dem eingestellten Zeitraster angesteuert. Ein Temperaturfühler ist nicht notwendig. Für die Umschaltbefehle sind digitale, potentialfreie Signale erforderlich, die in Echtzeit erfolgen müssen. Software-Assistenten stehen für die einfache Ermittlung der Schaltzeiten zur Verfügung. Bedienung, Anzeige und Überwachung der notwendigen Temperiergeräte können über eine der angebotenen seriellen Datenschnittstellen erfolgen.

Einfache variotherme Temperierung

Mit der kompakten und wartungsfreien Umschalteinheit Vario-5 stellt HB-Therm jetzt erstmals ein Gerät zur Verfügung, dass alle geforderten Eigenschaften und Features zusammenbringt. Eingesetzt wird die Vario-5 zusammen mit zwei entsprechend ausgestatteten Standard-Temperiergeräten Thermo-5, wobei eines den Heiß- und das zweite den Kaltwasserkreis speist. Die auf der K 2013 vorgestellte Vario-5 ist als geräuschlose Umschalteinheit für Wasser bis 180 °C geeignet. Durch den geschlossenen Kreislauf mit Systemdrucküberlagerung wird die Dampf-, Kalk- und Korrosionsbildung erfolgreich vermieden. Vario-5 arbeitet dadurch wartungs- und druckschlagfrei.

Zur Vermeidung thermischer Umschaltverluste und zum energiesparenden Betrieb verfügt das neue Gerät über einen Umschaltspeicher. Umfangreiche Assistenzfunktionen sorgen für reduzierte Zykluszeiten, die Prozessüberwachung erfolgt vollautomatisch. Wie bei allen HB-Therm-Produkten üblich sind die mediumführenden Teile des geschlossenen, sauerstofffreien Systemkreislaufs aus Edelstahl, der Hydraulikkreis aus korrosionsbeständigen Materialien sowie die Abdichtungen der Anschlüsse aus Metall. Die jeweils zwei Ein- und Ausgänge für die Umschaltbefehle sind digital ausgeführt und arbeiten wie von den Fachleuten gewünscht potenzialfrei. Die Ventilantriebe sind elektrisch, das Anlegen von Druckluft ist also nicht erforderlich.

Die HB-Therm-spezifische serielle Datenschnittstelle CAN sorgt für die reibungslose Kommunikation der Umschalteinheit mit den Temperiergeräten Thermo-5 oder dem Bedienungsmodul Panel-5.

Unkomplizierte Bedienung

Die Bedienung des Vario-5 kann entweder über eines der beiden Temperiergeräte Thermo-5 oder ein angeschlossenes Bedienungsmodul Panel-5 erfolgen. Über die standardmäßige Bedienung und Anzeige hinaus stehen dann folgende Alternativen zur Verfügung:

• Assistent zur Ermittlung der Prozessparameter (Verzögerungszeiten, Schaltzeiten, Solltemperaturen)
• Vollautomatische Prozessüberwachung
• Anzeigefenster und Anzeigewerte frei wählbar
• Automatische Grenzwerteinstellung für Temperaturen und Durchfluss
• Ansteuerungsvarianten frei wählbar (Impuls-/Dauerkontakt)
• Speichern von variothermspezifischen Parameter
• Aufzeichnung von Istdaten auf USB-Datenträger.

Unterstützung durch Spezialisten

Optional bietet HB-Therm auch Unterstützungsdienstleistungen beim Einstieg in die variotherme Temperierung an. Die Schweizer Spezialisten beurteilen die bestehende Anwendung und geben eine Einschätzung, ob die variotherme Temperierung Qualitätsprobleme beheben oder Zykluszeiten reduzieren kann. Neben der theoretischen Betrachtung kommen die Mitarbeiter des Unternehmens aber auch zum Kunden vor Ort, wenn es um die Abmusterung eines variothermen Prozesses geht. Die Unterstützung schließt dabei das Planen und Dokumentieren von Versuchsreihen, das Durchführen der Versuche sowie das Begleiten und Optimieren der Produktion mit ein.

www.hb-therm.ch