Kleine Schussgewichte optimal ausbalancieren

Der toolcraft Formenbau in Spalt ist auf den Werkzeug- und Formenbau für Klein- und Kleinstteile, gerade auch im 2K-Bereich, spezialisiert. Wie Anton Meixner anmerkt: „Hochkomplexe Werkzeuge, speziell auch für Mehrkomponenten-Anwendungen, oder Familienwerkzeuge für die Medizintechnik fordern uns heraus, wie z.B. ein Familienwerkzeug für die Herstellung eines Arretiergriffs mit Injektionsnadel, bei dem die Metallnadel umspritzt wurde, für unseren Kunden medwork.“ Der Werkzeugbau für medizinische Produkte aus Kunststoff unterscheidet sich grundlegend vom Werkzeugbau in anderen Bereichen wie Automotive oder der optischen Industrie. Dabei liegt die Feinheit nicht darin, dass das Werkzeug technisch spezifische Besonderheiten aufweist, sondern in der Risikobeurteilung der Werkzeuge und im Bereich der Prozessfähigkeit. So muss ein Spritzgießwerkzeug den typischen Regularien der Medizintechnik entsprechen, wie etwa den GMP-Anforderungen und den Anforderungen für regulatorische Zwecke nach DIN EN ISO 13485. Für solche Werkzeuge müssen Risikobetrachtungen durchgeführt und entsprechend dokumentiert werden. Anton Meixner dazu: „Der klassische Vorgang eines Projekts ist meist so, dass wir vom Kunden ein 3D-Modell erhalten und wir dann die Machbarkeit und die Entformbarkeit bewerten. Wir bereiten die Teile dann so auf, dass sie kunststoffgerecht und entformbar sind. Erst danach geht es nach Absprache mit dem Kunden in die Werkzeugkonstruktion. In der Medizinbranche liegt vorwiegend die komplette Werkzeugentwicklung in unserer Hand.“ Werner Endres, Projektleiter bei toolcraft, ergänzt: „Die Entwicklung ist meist artikelbedingt. Denn das Werkzeug soll ja auch eine gewisse Standfestigkeit haben. Es nutzt nichts, wenn das Produkt die filigransten Konturen hat, aber das Werkzeug oft gewartet werden muss, besonders wenn es sich um Disposables handelt. Und da geht man in den Dialog mit dem Kunden.“ Auch auf die Zugänglichkeit zum Werkzeug oder auf den Einsatz eines prozesssicheren, leicht zu reinigenden Heißkanalsystems wird bei toolcraft geachtet. Häufig braucht die Medizintechnik hochfachige Werkzeuge, die mit sehr schnellen Zykluszeiten gefahren werden. „Dies mit den regulatorischen Anforderungen umzusetzen, ist sehr komplex und schwierig und benötigt eine entsprechende Erfahrung und Partner auf dem Gebiet des Heißkanals“, schließt Werner Endres an.

Das Werkzeug für den Arretiergriff musste von Grund auf neu konzipiert werden, da das Artikeldesign verändert wurde. „Im Zuge der Designänderung sollten zudem auch Funktionsände-rungen durchgeführt werden. Da lag es auch nahe, die Werkzeugkonzeption so auszulegen, dass man Einsparungen hinsichtlich der Spritzzeiten erreicht“, so Werner Endres. „Und dann ist das Familien-werkzeug ins Spiel gekommen. Einzig das Ausbalancieren der unterschiedlichen Teilevolumen bereitete uns Probleme. Und hier kam GÜNTHER Heißkanaltechnik mit seinem elektrischen Antrieb für Nadelverschluss-Heißkanalsysteme ins Spiel. Der elektrische Antrieb hat aufgrund seiner feinfühligen Regelung enorme Vorteile.“ Um einen sicheren Spritzprozess zu gewährleisten, ist eine präzise und intelligente Ansteuerung der Nadelverschlusstechnik vonnöten. Hier bieten sich elektrisch angetriebene Nadelverschlusssysteme an, die eine variable und zugleich präzise Einstellung der Nadelposition und der Hublänge ermöglichen. Zudem bewirkt die Synchronität der Nadelbewegung eine große Genauigkeit bei der Reproduktion. „Ja, man kann hierbei die Nadel dementsprechend zeitversetzt öffnen und das Werkzeug so ausbalancieren, dass wirklich beide Teile gleichmäßig gefüllt werden“, ergänzt Anton Meixner. „GÜNTHER Heißkanaltechnik hat ein elektrisches Nadelverschluss-Heißkanalsystem im Programm, das mit einem Schrittmotor angesteuert wird. Der Schrittmotor Typ SMA 10 ermöglicht eine hohe Präzision, verbunden mit einem optimalen Kraft-Weg-Verhalten. Mit dem entsprechenden Steuergerät DPE ist eine präzise Nadelverschlusssteuerung gewährleistet. Zudem ist eine Nadeljustage im Bereich von 1/100 mm möglich. Zum Einsatz kommt eine Nadelverschlussdüse mit KA-Nadelführung mit BlueFlow® Heizung und zweigeteiltem Schaft.“ Werner Endres fasst zusammen: „Auch lassen sich das Nadelverschlusssystem und der elektrische Antrieb einfach montieren und erfordern bei der Werkzeugkonstruktion keinen zusätzlichen Aufwand. Und das Nadelverschlusssystem mit dem Schrittmotor ist reinraumtauglich, was gerade bei Spritzgießwerkzeugen in der Medizintechnik gewünscht ist.“

Der Kernpunkt war die Balancierung der verschiedenen Teile mit unterschiedlichen Volumen. „Deshalb haben wir die Steuerung wiederum mit Temperatur- und Innendruckfühlern von Priamus gekoppelt. Die Balancierung erfolgt nun über Temperaturfühler, die in jedem Teil am Fließwegende eingebaut sind. Erreicht die Schmelze die Fühler, wird über die Steuerung das Nadelventil zurück-genommen. Und mit dem Innendruckfühler ermöglichen wir dann noch die Nachdruckumschaltung“, erklärt Anton Meixner. „Das System der Temperatur- und Innendruckfühler hat auch den Vorteil, dass es hervorragend mit dem Nadelverschlusssystem von GÜNTHER zusammenarbeitet.“ Der Prozessablauf im Familienwerkzeug sieht vor, dass noch ein Rohrabschnitt aus einem Speicher in die Kavität eingelegt wird. Die Zuführung wird ebenso mit einer Sensorik überwacht. „Das Werkzeug läuft jetzt in einer Fertigungszelle beim Kunden medwork“, fügt Anton Meixner hinzu.

Das Beispiel belegt einmal mehr, dass eine enge, partnerschaftliche Zusammenarbeit mit den Entwicklungsabteilungen von Kunden und Partnern wie dem Heißkanalhersteller GÜNTHER es erst ermöglicht, die beste Komplettlösung am Markt zu entwickeln.