Heißkanalwerkzeuge
Funktionalität und Struktur von Heißkanalspritzgusssystem
Ein Heißkanalsystem ist eine spezielle Art von Angusssystem. Es wird zur Verarbeitung einer Vielzahl von Kunststoffen und insbesondere für spritzgegossene Thermoplaste eingesetzt. Im Vergleich zum Rest des Spritzgusswerkzeugs ist das Heißkanalsystem wärmeisoliert und hat gleichzeitig eine höhere Temperatur.
Konstruktionsmerkmale und Typen
Das Ende des Heißkanals ist die sogenannte Heißkanaldüse. Sie bildet den Übergang zwischen dem beheizten und dem nicht beheizten Bereich des Heißkanalwerkzeugs. Heißkanaldüsen und Verteiler sind auf den Temperaturbereich eingestellt, in dem der verwendete Kunststoff plastisch verarbeitet werden kann. Hierzu werden Heißkanal-Schaltschränke eingesetzt. Sie überwachen ständig die eingestellten und tatsächlichen Temperaturen und korrigieren sie gegebenenfalls.
Heißkanalsysteme werden normalerweise in offene und geschlossene Systeme unterteilt. In einem geschlossenen System kann der Einspritzpunkt mit einer speziellen Technik geschlossen werden. Hierzu wird üblicherweise ein sogenannter Ventilschaft verwendet. Sie werden durch einen separat gesteuerten Mechanismus gesteuert. Er kann üblicherweise elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden. Heißkanalsysteme sind oft separate Teile, die nicht vom Werkzeughersteller selbst hergestellt werden.
Merkmale des Spritzgießens ohne Heißkanalwerkzeug
Beim Spritzgießen von Thermoplasten wird die Kunststoffschmelze mittels einer sogenannten Plastifiziereinheit in den Formhohlraum transportiert. Klassische Spritzgusswerkzeuge trennen das Angusssystem nicht thermisch vom Rest des Werkzeugs. Dies bedeutet, dass sowohl das Angusssystem als auch das Werkzeug deutlich unter der Verarbeitungstemperatur des verwendeten Kunststoffs temperiert werden. Der bearbeitete Kunststoff härtet auch im Angusssystem aus, und dies bereits bei der Herstellung des Teils. Dies führt zu einer Verschlechterung der Form des Angusssystems.
Normalerweise muss der Anguss von der Komponente getrennt werden. Dies erfolgt entweder durch zusätzliche Funktionen, die in das Heißkanalwerkzeug integriert sind, oder nach der Entformung. Letzteres kann maschinell oder auch manuell erfolgen. Somit können durch Trennen des Angusses die entsprechenden Markierungen auf dem Teil verbleiben.
Bei dieser Art von Angusssystem gelangen Teile des Rohmaterials nicht in das Produkt. Daher muss der Anguss entweder recycelt oder entsorgt werden. Dies erhöht auch das Schussvolumen, was bedeutet, dass mehr Kunststoff plastifiziert werden muss, als letztendlich für das Bauteil erforderlich ist. Dies kann sowohl Energie als auch zusätzliche Leistung benötigen.
Heißkanalspritzguss hat viele Vorteile
Bei Verwendung eines Heißkanalsystems wird das Angusssystem immer thermisch vom Rest der Form getrennt und separat beheizt. Infolgedessen bleibt der geschmolzene Kunststoff im Angusssystem während der Produktion jederzeit flüssig. Dementsprechend tritt im Angusssystem keine Verfestigung des Kunststoffs auf, und es verbleiben keine Angüsse auf dem Teil, die später getrennt werden müssen.
Darüber hinaus können mit dem Heißkanalspritzguss aufgrund der Funktionsweise und des Designs längere Fließwege erreicht werden. Dies liegt daran, dass die Schmelze im Angusssystem nicht abkühlt, was zu einer Erhöhung der Viskosität und folglich zu einem Druckverlust im Angusssystem führen könnte. Das Heißkanalwerkzeug kann auch zur Herstellung großer Bauteile eingesetzt werden, da das sogenannte Kaskadenspritzgießen eingesetzt werden kann.
Spritzguss mit Heißkanalwerkzeug: Hohe Kosten zahlen sich aus
Einer der Hauptnachteile dieser Art der Produktion sind die hohen Investitionskosten. Das verwendete Werkzeug muss mit dem Heißkanal kompatibel sein. Das System selbst verursacht auch hohe Kosten, zu denen der Aufwand für die Maschinen zur Steuerung und Regelung des Heißkanals hinzukommt.
Diese Kosten sollten jedoch gegen die Einsparungen abgewogen werden, die mit einem Heißkanal erzielt werden können. Aufgrund des Heißkanalwerkzeugs kann eine enorme Menge an Rohstoffen eingespart werden, insbesondere teure technische Thermoplaste. Darüber hinaus werden die Kosten für die Nachbearbeitung von fertigen Bauteilen reduziert.
Den gleichen Zweck wie Heißkanalsysteme erfüllen die sogenannten Isolierkanalwerkzeuge – Werkzeuge mit isolierenden Angüssen, die sich in Design und Funktionalität von Heißkanalsystemen unterscheiden. Bei diesen wird der Anguss so verbreitert, dass der Kunststoffkern darin verbleibt, so dass im Anguss keine vollständige Verfestigung auftritt. Für das Spritzgießen von duroplastischen Materialien und Elastomeren, bei denen der Kunststoff unter Temperatureinfluss aushärtet, werden üblicherweise Kaltkanalsysteme eingesetzt.
