Spritzprägen von Dünnwandverpackungen im Etagenwerkzeug reduziert Stückkosten

Der im IML-Verfahren produzierte Margarinebecher wiegt lediglich 10,7g und wird live auf der K 2016 produziert. (Foto: Netstal)

Das Spritzprägen im Etagenwerkzeug etabliert sich zunehmend im Verpackungsmarkt. Anhand des von Netstal, Näfels (Schweiz), gemeinsam mit Systempartnern entwickelten Spritzprägens in Etagentechnik kann eine Stückkostenreduktion von bis zu 10 Prozent bei gleichzeitiger Steigerung der Teilequalität realisiert werden. Auf der K 2016 wird Netstal die innovative ICM-Technologie im Einsatz zeigen.

Auf der K 2016 wird Netstal die ICM-Technologie anhand einer 15oz (425g) Margarineverpackung aus PP demonstrieren. Der Container, der lediglich 10,7 Gramm wiegt, wird mit 4+4 Kavitäten und einer Zykluszeit von 5 Sekunden auf einer ELION 2800-2000 hergestellt. Hinzu kommt eine ausgeklügelte Automationslösung für Entnahme und Einlage des In-Mold-Labels (IML). Die Reaktionen des Fachpublikums und das Interesse an der neuen Technologie sind durchweg positiv. Nachdem erste Anlagen bereits seit über einem Jahr prozesssicher produzieren, hat das Verfahren seine Serientauglichkeit bereits erfolgreich unter Beweis gestellt.

Weniger Material, geringere Stückkosten

Die Anforderungen hinsichtlich Leistung und Qualität an ein Produktionssystem werden im besonders wettbewerbsintensiven Markt für dünnwandige Verpackungslösungen immer anspruchsvoller. Diese Tatsache mag für andere Hersteller von Spritzgießtechnologie ein schwer kalkulierbarer Risikofaktor sein, für Netstal eröffnen sich dagegen hervorragende Gelegenheiten für die weitere Erschließung bestehender Märkte. „Als Technologietreiber der Spritzgießbranche denkt Netstal seit jeher weit über die Maschinen hinaus. Dabei steht immer die Frage im Mittelpunkt, wie wir Anwendungsprozesse zum Wohle unserer Kunden noch weiter auf maximale Leistung, Qualität und Effizienz optimieren können“, sagt Markus Dal Pian, Vice President Sales & Marketing und Leiter der Business Unit Packaging bei Netstal. „In der Schlussrechnung erwartet der Kunde eine hervorragend Qualität der produzierten Teile, möglichst geringe Stückkosten und optimierte Gesamtbetriebskosten der Anlage“, ergänzt Dal Pian.

In einer exemplarischen Fertigung eines Joghurtbechers schlägt der Anschaffungspreis der Spritzgießmaschine mit lediglich 4 Prozent bei der Berechnung der Stückkosten zu buche. Das Material dagegen hat mit rund 60 Prozent einen enormen Einfluss auf die Kosten pro produzierte Einheit. Kommt ein IML-System hinzu, sinkt der Maschinenanteil sogar weiter auf nur 3 Prozent. „Vor diesem Hintergrund ist es für uns als Innovationsführer und Anbieter von Premium-Spritzgießmaschinen nur eine logische Konsequenz, dass wir bestehende Anwendungstechnologien mit der Zielsetzung weiterer Effizienzsteigerungen weiterentwickeln“, sagt Dal Pian.

Höhere Wirtschaftlichkeit, gesteigerte Qualität

Der Einsatz eines Etagenwerkzeugs führt zu einer signifikanten Steigerung der Produktivität. (Foto: Plastisud)

Deshalb war es auch kein Zufall, dass ausgerechnet Netstal gemeinsam mit Systempartnern vor einigen Monaten das hocheffiziente Spritzprägen in Etagentechnik vorgestellt hat. Der Spritzprägeprozess unterscheidet sich vom konventionellen Spritzgießen in der Methode, wie der während der Abkühlung der Schmelze in der Kavität entstehende Materialschwund, auch bezeichnet als „Shrinking Effect“, kompensiert wird. Beim konventionellen Spritzgießen erfolgt dies während der Nachdruckphase durch Hineinpressen von zusätzlichem Material. Beim ICM-Verfahren hingegen wird der „Shrinking Effect“ durch den eigentlichen Prägeprozess kompensiert, wodurch eine Materialeinsparung von bis 20 Prozent realisiert wird. Aufgrund sehr geringer Einspritzzeitzeiten erfolgt die Befüllung der Kavitäten blitzschnell und äußerst gleichmäßig. Durch den geringeren Druck werden unerwünschte Spannungen im Produkt verhindert. Im Vergleich zum konventionellen Spritzgießen ist die Druckverteilung in der Kavität extrem gleichmäßig, was zu einer spürbaren Verringerung von Verzug führt. Außerdem wird eine Verbesserung des Füllverhaltens bei sehr hohem Fließweg-/Wandstärkenverhältnis ermöglicht. Zusammengefasst realisiert man mit dem ICM-Verfahren signifikante Einsparungen bei Zykluszeiten, Material- und Energieverbrauch und steigert zugleich die Qualität der produzierten Verpackungen. Durch den Einsatz eines Etagenwerkzeuges wird der Ausstoß signifikant erhöht.

In der Vergleichsrechnung können mit diesem Verfahren die Stückkosten um bis zu 10 Prozent reduziert werden. Durch den zusätzlichen Einsatz eines IML-Systems erhält der Verpackungshersteller absolute Flexibilität hinsichtlich Form, Aussehen und Dekoration des produzierten Teils. „Mit dieser Technologie geben wir unseren Kunden alle derzeit verfügbaren Trümpfe in die Hand, mit denen sie Wettbewerbsvorteile generieren und noch erfolgreicher sein können“, hält Markus Dal Pian fest.

Hohe Anforderung an Spritzgießmaschine und Prozesssteuerung

Für das Spritzprägen im Etagenwerkzeug kommt eine modifizierte ELION 2800-2000 zum Einsatz. (Foto: Netstal)

Maschine und Steuerung müssen sehr hohe Qualitätsanforderungen erfüllen, um ICM erfolgreich einsetzen zu können. Aus diesem Grund sind Hochleistungs-Spritzgießmaschinen von Netstal besonders für den Einsatz des Spritzprägeverfahrens geeignet. Da Korrekturen der Füllung mittels Nachdruck nicht möglich sind ergeben sich sehr hohe Anforderungen an die Dosiergenauigkeit. Grundvoraussetzung zur perfekten Verteilung der Schmelze im ICM Verfahren ist eine sehr dynamisch und präzise arbeitende Schließeinheit. Um das Prägen des Materials zu ermöglichen ist ein ultra-schnelles Einspritzen (>800mm/s) notwendig. Zur Erreichung genauester Reproduzierbarkeit ist ein hoch präzises und synchrones Zusammenspiel von Spritzaggregat und Schließeinheit unabdingbar. Das Einspritzen im geöffneten Zustand der Schließeinheit stellt besonders hohe Anforderungen an die Plattenparallelität und das Design des Kniehebels.

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