Werkzeugkonstruktion für Spritzgusswerkzeuge und Kunststoffbauteile
Die Werkzeugkonstruktion für den Kunststoffspritzguss zählt seit vier Jahrzehnten zu den Kernkompetenzen von KB-Hein. Wir entwickeln Werkzeugkonzepte und 3D-Werkzeugkonstruktionen für Spritzgusswerkzeuge, bei denen Bauteilfunktion, Entformung, Anspritzung, Entlüftung, Temperierung, Werkzeugstandzeit und Prozesssicherheit frühzeitig zusammengedacht werden.
Dadurch entstehen Formwerkzeuge, die nicht nur konstruktiv funktionieren, sondern auch auf eine wirtschaftliche, stabile und seriennahe Fertigung von Kunststoffbauteilen ausgerichtet sind. Je nach Anwendung berücksichtigen wir dabei Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere, Gummi, Silikon und Sonderverfahren.
Bereits in einer frühen Projektphase erstellen wir Werkzeugkonzeptentwürfe und Werkzeugspezifikationen. Damit erhalten Unternehmen, Werkzeugmacher oder Spritzgießer eine belastbare Grundlage für Kalkulation, Angebotsvergleich und weitere Projektplanung.
Werkzeugkonzepte für mehr Prozesssicherheit
Ein prozesssicher herstellbares Kunststoffbauteil entsteht selten erst im Werkzeugbau. Die entscheidenden Grundlagen werden häufig bereits in der Produktentwicklung gelegt – durch eine kunststoffgerechte Bauteilgeometrie, passende Wandstärken, ausreichende Entformschrägen, sinnvolle Anspritzpunkte, gezielte Entlüftung und eine durchdachte Temperierung.
Deshalb erstellt KB-Hein bereits in frühen Projektphasen erste Werkzeugkonzeptentwürfe und Werkzeugspezifikationen. Auf dieser Grundlage lassen sich Herstellbarkeit, Werkzeugaufbau, Entformung, Schwindung, Temperierung und spätere Serienanforderungen frühzeitig bewerten.
Ziel ist es, Risiken vor der Werkzeugfertigung sichtbar zu machen, Korrekturschleifen zu reduzieren und die Voraussetzungen für möglichst sichere Erstbemusterungen zu schaffen. Dabei fließen langjährige Erfahrung aus Werkzeugkonstruktion, Produktentwicklung, Spritzgießsimulation und Bauteiloptimierung zusammen.
Worauf wir bei Werkzeugkonzepten achten
Bei der Entwicklung von Werkzeugkonzepten prüfen wir unter anderem:
Entformung und notwendige Entformschrägen
Anspritzpunkte und Fließwege
Entlüftung und mögliche Lufteinschlüsse
Wandstärkenverhältnisse, Schwindung und Verzug
Temperierung und Formwandtemperatur
Zentrierung, Werkzeugstandzeit und Prozesssicherheit
Automatisierbarkeit und spätere Serienanforderungen
Durchbiegung
Werkzeugkonstruktion für unterschiedliche Materialien und Verfahren
Werkzeugkonstruktion im Kunststoffspritzguss hängt stark vom eingesetzten Material, dem Fertigungsverfahren und den späteren Serienanforderungen ab. Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere, Silikone oder Sonderverfahren stellen jeweils eigene Anforderungen an Entformung, Anspritzung, Temperierung, Schwindung, Werkzeugaufbau und Prozessführung.
Deshalb bewertet KB-Hein Werkzeugkonzepte nicht nach einem Standardschema. Stattdessen werden Materialverhalten, Bauteilgeometrie, Werkzeugtechnik und Produktionsziel gemeinsam betrachtet, damit Formwerkzeuge prozesssicher, wirtschaftlich und seriennah ausgelegt werden können.
Thermoplastanwendungen
Thermoplaste gehören zu den vielseitigsten Werkstoffen im Kunststoffspritzguss. Je nach Anwendung kommen amorphe Kunststoffe wie PC, PMMA, ABS oder PS sowie teilkristalline Kunststoffe wie PA, POM, PBT, PP oder PE zum Einsatz. Diese Werkstoffe unterscheiden sich deutlich in Fließverhalten, Schwindung, Verzug, Maßhaltigkeit, Transparenz, Oberflächenanmutung und thermischer Belastbarkeit.
Für die Werkzeugkonstruktion bedeutet das: Materialverhalten, Bauteilgeometrie und gewünschte Bauteileigenschaften müssen sehr genau berücksichtigt werden. Amorphe Kunststoffe sind beispielsweise bei transparenten oder optisch anspruchsvollen Bauteilen relevant, während teilkristalline Kunststoffe häufig besondere Anforderungen an Schwindung, Temperierung und Verzugsverhalten stellen.
KB-Hein berücksichtigt diese Unterschiede bei der Auslegung von Anspritzung, Entlüftung, Temperierung, Trennebenen, Entformung und formgebenden Bereichen. So entstehen Werkzeugkonzepte, die auf Werkstoff, Funktion, Oberfläche und geplante Serienfertigung abgestimmt sind.
Duroplastanwendungen
Duroplaste, auch Duromere genannt, eignen sich für Bauteile mit hohen Anforderungen an Temperaturbeständigkeit, Maßhaltigkeit, mechanische Festigkeit, elektrische Eigenschaften oder robuste Oberflächen. Im Stoffkreislauf sind sie zwar anspruchsvoller als viele Thermoplaste, dafür bieten sie klare Vorteile bei Hochtemperaturanwendungen, glänzenden Oberflächen und formstabilen Bauteilen.
Ihre Eigenschaften entstehen durch eine chemische Vernetzung. Je nach Harz-Härter-System kann diese zum Beispiel über Polykondensation, Polyaddition oder andere Reaktionsmechanismen ablaufen. Dabei bildet sich ein räumlich engmaschiges Netzwerk aus Makromolekülen, das duroplastischen Bauteilen ihre hohe Festigkeit, Formstabilität und thermische Belastbarkeit verleiht.
Typische Anwendungen sind Lichtschalter, Steckdosen, Toilettensitze, Hochtemperaturstecker und Bauteile für Elektromotoren. Für die Werkzeugkonstruktion sind vor allem Temperaturführung, Entlüftung, Trennebenen, Gratvermeidung und eine robuste Auslegung der Kavitäten entscheidend. Häufig werden hochglanzpolierte Formbereiche und Werkzeugtemperaturen deutlich über 100 °C benötigt.
Die Werkstoffe können je nach Harz-Härter-System und Formmasse beispielsweise als Pulver oder faserhaltige Formmasse verarbeitet werden. Bei der Temperierung kommen unter anderem Öl, elektrische Heizelemente wie Heizpatronen oder drucküberlagerte Wassertemperierung zum Einsatz. Innenisolierte Werkzeugkonzepte aus der IsoForm®-Baureihe eignen sich dafür besonders gut, weil sie hohe Werkzeugtemperaturen gezielt unterstützen und thermische Verluste reduzieren können.
Gummi- und Silikonanwendungen
Bei Gummi- und Silikonanwendungen entscheidet die Werkzeugkonstruktion stark darüber, ob ein Bauteil später sauber entformt, dicht, maßhaltig und prozesssicher gefertigt werden kann. Gerade elastische Bauteile reagieren sensibel auf Trennebenen, Entlüftung, Angusspositionen, Werkzeugoberflächen und Temperaturführung.
Ob LSR, oder technische Elastomere: Jede Materialgruppe bringt eigene Anforderungen an Fließverhalten, Vernetzung, Rückstellung, Gratbildung und Entformung mit. Deshalb müssen Kavitäten, Dichtkanten, Formtrennungen und Auswerferkonzepte sehr genau auf Funktion und Fertigungsprozess abgestimmt werden.
KB-Hein entwickelt Werkzeugkonzepte für Gummi- und Silikonbauteile mit Fokus auf saubere Formfüllung, kontrollierte Vulkanisation beziehungsweise Vernetzung, sichere Entlüftung, robuste Werkzeugauslegung und wirtschaftliche Serienfertigung.
Druckgussanwendungen
Bauteile aus Druckguss, z.B. aus Zink oder Aluminium, werden in einem sehr rauhen Umfeld mit der Verarbeitung von flüssigen Metallen hergestellt. In der Regel wird das flüssige Metall vor einem Kolben geführt und dann schlagartig eingepresst. Die Formen verschleißen dabei deutlich schneller als bei Formen, die in der Kunststoffanwendung benötigt werden. Man arbeitet mit ÖL-Wasser- Emulsionen um die Kavität nach der Entformung des Teils (von Flitter) zu reinigen und gleichzeitig mit dem Ölanteil eine Entformungshilfe aufzutragen.
Durch nur schwer vermeidbare Überspritzungen (Flitter) und festere Gratbildungen, sowie den Ölanteil beim Sprühen ist in der Regel eine aufwändige Nachbearbeitung (Trowalisieren + Entfetten) erforderlich, was gegenüber im Spritzgussverfahren hergestellten Kunststoffteilen ein deutlicher Nachteil ist. Deshalb können manche Zink-Anwendungen sinnvollerweise durch einen geeigneten Kunststoff ersetzt werden.
In der Regel werden hohe Temperaturen deutlich über 100° im Werkzeug benötigt. Dafür wird oft mit Öl oder elektrisch über Heizelemente (z.B. Patronen) die Werkzeugtemperatur eingestellt. Es setzt sich aber auch zunehmend die drucküberlagerte Wassertemperierung durch, da sich dadurch die Rüstzeiten reduzieren und die Temperaturen besser geführt werden können.
Schäumen
Beim Schäumen von Kunststoffbauteilen müssen Werkzeugkonstruktion, Kavitätsauslegung und Prozessführung eng zusammenspielen. Entscheidend ist, wie sich chemisches oder physikalisches Schäumen auf Formfüllung, Druckverlauf, Wandstärkenverteilung, Oberfläche, Bauteilsteifigkeit und Maßhaltigkeit auswirkt.
Im Werkzeugbau stehen vor allem Angussstrategie, Fließwege, Entlüftung, Werkzeugsteifigkeit, Schließkraftbedarf und Temperaturführung im Fokus. Besonders bei größeren Bauteilen, dickeren Wandstärken oder Wandstärkensprüngen kann die Schaumstruktur mehrere Vorteile bieten. Sie kann Gewicht reduzieren, Steifigkeit aufbauen und Einfallstellen in massiveren Bereichen verringern.
Gleichzeitig muss das Werkzeug die Expansion des Schaums kontrolliert führen. Sonst können Oberflächenfehler, Maßabweichungen oder instabile Prozessbedingungen entstehen. Für Sichtteile ist Schäumen daher nur eingeschränkt geeignet. Bei geringen Schäumanteilen, geeigneter Werkzeugtemperierung oder zyklusabhängiger Temperierung lässt sich die Oberfläche jedoch verbessern.
Eine weitere Möglichkeit ist die Kombination mit dem Sandwichverfahren. Dabei kann eine hochwertige Sichtkomponente mit einer geschäumten Kernkomponente verbunden werden. So entstehen Bauteile mit guter Oberfläche, größerer Wandstärke, hoher Steifigkeit und reduziertem Gewicht.
Auch das Wandstärken-Fließweg-Verhältnis kann sich durch Schäumen verbessern. Das ist besonders interessant, wenn größere Fließwege, dickere Bauteilbereiche oder eine leichtere Struktur gefordert sind. Für Anwendungen wie Schwimmer können chemisches und physikalisches Schäumen kombiniert werden, um besonders leichte Bauteilstrukturen zu erreichen.
Bei der Auslegung entsprechender Werkzeugkonzepte achtet KB-Hein darauf, dass Formfüllung, Schaumexpansion, Temperierung, Entlüftung und Werkzeugstabilität zusammenpassen. So lassen sich geschäumte Kunststoffbauteile prozesssicherer, leichter und mit Blick auf die geforderte Bauteilqualität konstruieren.
Spritzpressen
Beim Spritzpressen wirken Einspritzvorgang und Pressbewegung des Werkzeugs zusammen. Deshalb müssen Kavitätsauslegung, Schließbewegung, Pressweg, Materialverteilung und Entlüftung sehr genau aufeinander abgestimmt werden.
Das Verfahren ist besonders interessant, wenn geringe innere Spannungen, gute Oberflächen, gleichmäßige Wandstärken oder eine schonende Materialverteilung gefordert sind. Bei faserverstärkten Formmassen beeinflusst die Werkzeugauslegung zudem Faserorientierung, Fließverhalten, Maßhaltigkeit und Bauteilfestigkeit.
Im Werkzeugbau stehen stabile Führungen, gratreduzierte Trennebenen, kontrollierte Pressflächen, geeignete Entlüftungsbereiche und eine belastbare Temperierung im Fokus. Auch Materialüberschuss, Druckaufbau und Werkzeugbewegung müssen prozesssicher beherrscht werden.
Hinterspritzen
Beim Hinterspritzen werden Folien, Gewebe, Dekore, Metallteile oder andere Einleger mit Kunststoff umspritzt. Für die Werkzeugkonstruktion ist vor allem wichtig, dass der Einleger sicher im Werkzeug liegt. Während der Formfüllung darf er sich nicht verschieben oder beschädigt werden.
Deshalb müssen Einlegerfixierung, Anspritzpunkte, Fließwege und Entlüftung gut aufeinander abgestimmt sein. Auch Abdichtungen und Kavitätsübergänge sind entscheidend. So lassen sich sichtbare Fehler, Falten, Lufteinschlüsse und Gratbildung besser vermeiden.
Bei Sicht- und Funktionsbauteilen zählen außerdem Haftung, Oberfläche, Maßhaltigkeit und Wiederholgenauigkeit. KB-Hein entwickelt Werkzeugkonzepte für Hinterspritzanwendungen, bei denen Einleger, Kunststoffkomponente, Werkzeugaufbau und Serienprozess zusammenpassen.
Gasinjektion
Gasinjektionsverfahren können je nach Bauteil und Prozessziel sehr unterschiedlich eingesetzt werden. Dazu zählen unter anderem das Masserückdruckverfahren, die Gasinjektion mit Gasgegendruck, die gezielte Hohlraumbildung, die Unterstützung der Nachdruckwirkung sowie Anwendungen zur Verzugskompensation oder für medienführende Leitungsgeometrien.
Bei großen Bauteilen kann die Gasinjektion die Formfüllung erleichtern und eine gleichmäßigere Nachdruckwirkung unterstützen. Kleinere Bauteile profitieren dagegen häufig von einer gezielten Kompensation der Volumenkontraktion. Dadurch lassen sich Maßhaltigkeit, Geometrie und Verzugsverhalten besser beeinflussen.
Eine weitere Anwendung ist die Herstellung rohrförmiger Hohlkörper. Dabei verdrängt das Gas innere Kunststoffmasse, die zum Beispiel in eine Nebenkavität überführt werden kann. So entstehen belastbare Hohlgeometrien oder innenliegende Leitungsstrukturen für medienführende Bauteile.
Für die Werkzeugkonstruktion sind Gasführung, Gasnadelposition, Nebenkavitäten, Abdichtung, Entlüftung, Temperierung und ein stabiles Prozessfenster entscheidend. Auch Sonderanwendungen, etwa in Kombination mit Gaskühltechnik, müssen bereits im Werkzeugkonzept berücksichtigt werden.
Wasserinjektion
Wasserinjektionsverfahren werden vor allem für rohrförmige, gebogene Profile und medienführende Bauteilgeometrien eingesetzt. Im Vergleich zur Gasinjektion ist der Anwendungsbereich eingeschränkter, da bei der Wasserinjektion keine klassische Nachdruckwirkung zur Verfügung steht.
Der große Vorteil liegt in der inneren Kühlwirkung. Das Wasser bildet den Hohlraum aus und kühlt das Bauteil gleichzeitig von innen. Dadurch können bei geeigneten Geometrien sehr kurze Zykluszeiten erreicht werden.
Für die Werkzeugkonstruktion sind sichere Medienführung, dichte Übergänge, passende Injektorpositionen, Entwässerung und eine robuste Kavitätsauslegung entscheidend. Auch Wasserinjektion mit Gasgegendruck kann relevant sein, um Umschaltmarkierungen bei Teilfüllungen zu reduzieren.
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Mehrkomponentenanwendungen / 2K
- Mehrkomponentenanwendungen erfordern ein präzises Zusammenspiel aus Werkzeugkonzept, Materialkombination und Prozessabfolge. Entscheidend ist, dass die einzelnen Kunststoffkomponenten geometrisch, thermisch und werkstoffseitig zuverlässig zusammenpassen.
- In der Werkzeugkonstruktion stehen Verbundhaftung, Trennebenen, Abdichtungen, Umspritzbereiche, Index- oder Drehtechnik und enge Toleranzen im Fokus. Die erste Komponente muss sicher gehalten werden, während die zweite Komponente angespritzt wird.
- Bei Hart-Weich-Verbindungen, Dichtfunktionen, Griffbereichen, Sichtflächen oder technischen Funktionsbauteilen beeinflusst das Werkzeugkonzept direkt Qualität und Prozesssicherheit. KB-Hein entwickelt 2K-Werkzeugkonzepte, bei denen Materialkombination, Anspritzung, Entformung und Serienprozess zusammenpassen.
Sandwichverahren
Sandwichverfahren kombinieren eine äußere Hautkomponente mit einer inneren Kernkomponente. Für die Werkzeugkonstruktion ist wichtig, dass beide Materialströme kontrolliert geführt werden. Dadurch lassen sich Oberfläche, Wandstärke, Kernverteilung und Bauteilfunktion gezielt beeinflussen.
Angussauslegung, Umschaltpunkt, Fließwege und das Verhältnis zwischen Haut- und Kernmaterial müssen genau aufeinander abgestimmt sein. Die Sichtkomponente bildet die gewünschte Oberfläche. Die Kernkomponente bleibt gezielt im Inneren des Bauteils.
Auch geschäumte Kernkomponenten können mit dem Sandwichverfahren kombiniert werden. So entstehen Bauteile mit guter Oberfläche, höherer Steifigkeit, größerer Wandstärke oder reduziertem Gewicht. KB-Hein entwickelt Werkzeugkonzepte, bei denen Oberfläche, Kernstruktur, Materialverteilung und Serienprozess zuverlässig zusammenpassen.
Warum KB-Hein für Werkzeugkonstruktion?
Langjährige Erfahrung in der Werkzeugkonstruktion zeigt sich nicht nur in sauber aufgebauten CAD-Daten. Entscheidend ist, ob Bauteil, Werkzeugkonzept, Fertigungsprozess und spätere Serienanforderungen zusammenpassen. Genau an dieser Schnittstelle unterstützt KB-Hein Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen.
In mittlerweile vier Jahrzehnten haben wir Produkte und Formwerkzeuge für verschiedenste Anwendungen mitentwickelt. Dazu zählen Spritzgusswerkzeuge für Thermoplaste, Heißpresswerkzeuge für Duroplaste, Druckgusswerkzeuge für Zink und Aluminium, Elastomerformen für Gummi und Silikon sowie Sonderverfahren wie Schäumen, Tandemlösungen oder Folienhinterspritzung.
Dieser branchenübergreifende Blick hilft dabei, technische Anforderungen besser einzuordnen und kundenspezifische Werkzeugkonzepte zu entwickeln. Gleichzeitig bleibt der Fokus immer auf dem konkreten Bauteil, dem geplanten Werkzeugaufbau, der Prozesssicherheit und einer wirtschaftlichen Umsetzung.
Vorteile der Zusammenarbeit
- Vier Jahrzehnte Erfahrung in Werkzeugkonstruktion, Produktentwicklung und technischer Methodenplanung
- Branchenübergreifendes Know-how aus Kunststoffspritzguss, Duroplastverarbeitung, Druckguss, Elastomerwerkzeugen und Sonderverfahren
- Entwicklung von Werkzeugkonzepten mit Blick auf Herstellbarkeit, Prozesssicherheit, Temperierung, Entformung, Standzeit und Serienfertigung
- Unterstützung bei Werkzeugrevisionen, Musterungen und Troubleshooting direkt vor Ort
- Reduzierung von Korrekturschleifen, Werkzeugänderungen und vermeidbaren Folgekosten durch frühe technische Bewertung
- Erstellung von Werkzeugkonzeptentwürfen und Spezifikationen als Grundlage für vergleichbare Angebote oder für die weitere Konstruktion durch Werkzeugmacher und interne Konstruktionsabteilungen
- Begleitung komplexer Projekte von der ersten technischen Einschätzung bis zur Fertigung, Musterung und Optimierung
IsoForm®-Werkzeuge für effiziente und automatisierbare Werkzeugkonzepte
Automatisierung, Energieeffizienz und Ressourcenschonung verändern die Anforderungen an moderne Formwerkzeuge. Werkzeugkonzepte müssen heute nicht nur zuverlässig produzieren, sondern auch kurze Rüstzeiten, stabile Prozessbedingungen und eine wirtschaftliche Serienfertigung unterstützen.
IsoForm®-Werkzeuge setzen genau an dieser Stelle an. Durch den innenisolierten Aufbau erreichen sie die benötigte Prozesstemperatur schneller und können thermische Verluste im Werkzeug reduzieren. Gleichzeitig fügen sich IsoForm®-Werkzeugeinsätze gut in automatisierte Prozessketten ein.
Die Wechseleinsätze lassen sich je nach Anlagenkonzept manuell durch den Einrichter oder automatisiert durch Roboter wechseln. Dadurch entstehen Werkzeugkonzepte, die Energieeffizienz, Prozesssicherheit, Langlebigkeit und Automatisierbarkeit miteinander verbinden.
Was IsoForm®-Werkzeuge auszeichnet
IsoForm®-Werkzeuge sind auf eine effizientere Temperaturführung, kürzere Rüstprozesse und eine bessere Einbindung in automatisierte Fertigungsabläufe ausgelegt. Der innenisolierte Aufbau der Formeinsätze kann thermische Verluste reduzieren und dabei helfen, die benötigte Prozesstemperatur schneller zu erreichen.
Für Werkzeugkonstruktion und Werkzeugbau ist besonders interessant, dass die Wechseleinsätze sowohl manuell als auch automatisiert gewechselt werden können. Dadurch lassen sich Rüstprozesse besser planen und Werkzeugkonzepte einfacher in moderne Prozessketten integrieren.
Gleichzeitig unterstützt IsoForm® langlebige und ressourcenschonende Werkzeugkonzepte. Energieeffizienz, Prozesssicherheit, Wiederholgenauigkeit und Automatisierbarkeit werden dadurch nicht getrennt betrachtet, sondern im Werkzeugaufbau miteinander verbunden.
Zentrierung
Die durchgängig mittige Zentrierung der IsoForm®-Einsätze ist ein wichtiger Bestandteil des Werkzeugkonzepts. Sie sorgt dafür, dass die Wechseleinsätze nach jedem Einbau lagegenau, wiederholgenau und prozesssicher im Werkzeug positioniert werden.
Gerade bei temperierten Formeinsätzen muss die Wärmeausdehnung konstruktiv berücksichtigt werden. Die Zentrierung darf den Einsatz nicht verspannen, muss aber dennoch sicherstellen, dass Kavität, Trennebene, Anspritzung, Entformung und angrenzende Werkzeugbereiche zuverlässig zusammenpassen.
Für den Werkzeugbau bedeutet das: Zentrierung, Führung, Auflageflächen und thermisches Ausdehnungsverhalten müssen gemeinsam ausgelegt werden. So lassen sich IsoForm®-Wechseleinsätze sicher wechseln, reproduzierbar positionieren und besser in manuelle oder automatisierte Rüstprozesse integrieren.
Auswerfersystem
Das Auswerfersystem muss bei IsoForm®-Werkzeugen Entformung, Einsatzwechsel und Temperaturführung zuverlässig unterstützen. Auswerfer, Rückstellungen und Führungen dürfen den Wechselprozess nicht behindern.
Entscheidend ist die Abstimmung zwischen Kavität, Auswerferpositionen, Bauteilgeometrie und Wärmeausdehnung des Einsatzes. Auch bei höheren Werkzeugtemperaturen müssen die Auswerfer präzise arbeiten, ohne den Einsatz zu verspannen oder die Wiederholgenauigkeit zu beeinträchtigen.
Für den Werkzeugbau müssen Auswerferpaket, Führung, Rückstellung und Einbauraum so geplant werden, dass der IsoForm®-Einsatz sicher entformt, reproduzierbar gewechselt und stabil im Serienprozess betrieben werden kann.
Isolierung für gezielte Temperaturführung
Die Isolierung ist ein zentrales Merkmal der IsoForm®-Werkzeuge. Durch die thermische Trennung der formgebenden Bereiche wird die Wärme gezielter dort gehalten, wo sie für den Prozess benötigt wird.
Isolierte Formeinsätze, definierte Luftspalte, Keramikelemente und Wärmedämmplatten helfen dabei, thermische Verluste im Werkzeugaufbau zu reduzieren. Gleichzeitig lässt sich die gewünschte Prozesstemperatur schneller erreichen und stabiler führen.
Für die Werkzeugkonstruktion bedeutet das: Isolierung, Einsatzaufbau, Auflageflächen, Temperierung und Wärmeausdehnung müssen sauber aufeinander abgestimmt werden. Nur so bleibt der Formeinsatz prozesssicher, wiederholgenau und dauerhaft belastbar.
Temperierung für effiziente Prozessführung
Die Temperierung hat bei IsoForm®-Werkzeugen direkten Einfluss auf Prozessstabilität, Bauteilqualität und Energieverbrauch. Durch den innenisolierten Aufbau kann die Wärme gezielter in den formgebenden Bereichen geführt werden.
IsoForm®-Werkzeuge eignen sich für unterschiedliche Temperierverfahren. Dazu zählen unter anderem zyklusabhängige Temperierung und Impulstemperierung. Entscheidend ist, dass die richtige Temperatur zur richtigen Zeit am richtigen Ort zur Verfügung steht.
Für die Werkzeugkonstruktion bedeutet das: Temperierkanäle, Isolierung, Auflageflächen, Wärmeausdehnung und Prozessanforderungen müssen sauber aufeinander abgestimmt werden. So lässt sich die Temperaturführung gezielter auslegen und die Energieeffizienz im Spritzgussprozess verbessern.
Wechselformeinsätze für flexible Rüstprozesse
Wechselformeinsätze sind ein wichtiger Bestandteil des IsoForm®-Konzepts. Statt das gesamte Werkzeug zu wechseln, wird nur der Formeinsatz mit Auswerferplatte ausgetauscht. Das kann Rüstprozesse verkürzen und den Werkzeugwechsel deutlich flexibler machen.
Besonders sinnvoll ist dieses Konzept bei Bauteilen mit kleineren projizierten Flächen. Der Wechsel kann je nach Ausführung manuell erfolgen, zum Beispiel geschraubt oder mit Riegeln. Gleichzeitig sind IsoForm®-Wechselformeinsätze sehr gut für automatisierte Wechselprozesse geeignet.
Ein Montageblech kann den Wechsel unterstützen und die Kontur während Handling, Lagerung oder Rüstvorgang schützen. Für die Werkzeugkonstruktion bedeutet das: Einsatz, Auswerferplatte, Zentrierung, Verriegelung, Konturschutz und Wechselprozess müssen sauber aufeinander abgestimmt werden.
Besonders relevant sind dabei:
- Wechsel nur des Formeinsatzes mit Auswerferplatte
- geeignet für kleinere projizierte Flächen
- Montageblech für Wechselvorgang und Konturschutz
- manueller Wechsel geschraubt oder mit Riegeln möglich
- sehr gut für automatisierte Wechselprozesse geeignet
- reduzierte Rüstaufwände durch gezielte Einsatzwechsel
Wie IsoForm® aus der Werkzeugkonstruktion heraus entstanden ist
IsoForm® ist aus einer konkreten Aufgabenstellung in der Werkzeugkonstruktion entstanden. Im Jahr 2009 sollte ein Werkzeugkonzept entwickelt werden, das mehr Prozesssicherheit ermöglicht und typische Schwachstellen klassischer Formwerkzeuge reduziert.
Im Mittelpunkt standen Themen wie Temperierung, mögliche Leckagen, präzise Zentrierung, Formversatz, Entlüftung, Durchbiegung und ein robuster Werkzeugaufbau. Aus dieser Aufgabenstellung entstand ein innenisoliertes Werkzeugsystem, das Temperaturführung, Energieeffizienz, Wechselbarkeit und Prozesssicherheit in einem Werkzeugkonzept verbindet.
Heute steht IsoForm® für Werkzeuglösungen, bei denen formgebende Bereiche gezielter temperiert, thermische Verluste reduziert und Rüstprozesse besser in manuelle oder automatisierte Fertigungsabläufe integriert werden können.
Vorteile von IsoForm® in der Werkzeugpraxis
Präzision und Zentrierung
- hohe Zentriergenauigkeit zwischen Schließseite und Spritzseite
- reduzierter Formversatz durch durchgängig mittige Zentrierung der Einsätze
- stabile Positionierung der Formeinsätze auch bei temperaturbedingter Ausdehnung
Temperierung und Energieeffizienz
- deutliche Reduzierung des Temperieraufwands durch innenisolierten Werkzeugaufbau
- schnelles Erreichen und Wechseln der Zieltemperatur
- sehr gute Eignung für zyklusabhängige Temperierung und Impulstemperierung
- dauerhaft stabilere Temperaturführung als Grundlage für konstante Bauteilqualität
Prozesssicherheit und Bauteilqualität
- verbesserte Prozesssicherheit durch gezielte Temperaturführung und stabile Werkzeugabstützung
- reduzierte Durchbiegung zur Verringerung von Gratbildung
- umfassende Entlüftung in Werkzeugtrennungen zur Reduzierung von Ablagerungen
- Sensorik zur konstanten Steuerung der Umschaltung auf Nachdruck möglich
Rüsten, Wechseln und Automatisierung
- schnelle Rüstprozesse durch wechselbare IsoForm®-Einsätze
- geringe Wechselmassen, da nicht das gesamte Werkzeug getauscht werden muss
- automatisierter Wechsel durch Roboter möglich
- wasserseitiger Wechsel über spezielle Kupplungen umsetzbar
Sonderlösungen und Anwendungsbereiche
- besonders gut geeignet für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Sauberkeit und Prozessstabilität
- Lösungsansätze mit Überlaufentlüftungen für Gummi, PU und Druckguss
- spezielle Überlaufentlüftung bei Bindenähten und Faserorientierungsproblemen
- wirtschaftliches Potenzial bei Thermoplasten, Elastomeren und Duroplasten
In der präzisen und dauerhaft stabilen Temperierung von Formwerkzeugen liegt ein großes Potenzial für gleichbleibende Produktqualität, geringeren Wartungsaufwand und niedrigere Betriebskosten. IsoForm® verbindet diese Anforderungen mit einem Werkzeugaufbau, der auf Prozesssicherheit, Energieeffizienz, Wechselbarkeit und Automatisierung ausgelegt ist.
HeiNo®-Normalien für Anguss, Entlüftung und Temper
HeiNo®-Normalien wurden entwickelt, um typische Herausforderungen im Spritzgusswerkzeug gezielt zu unterstützen. Im Mittelpunkt stehen Anguss, Entlüftung und Temperierung – also genau die Bereiche, die großen Einfluss auf Prozesssicherheit, Bauteilqualität, Wartungsaufwand und Reinigungsaufwand haben.
Abgestimmte Anguss-, Entlüftungs- und Temperierelemente können helfen, unnötige Unterbrechungen im Fertigungsprozess zu reduzieren. Gleichzeitig schaffen sie mehr Einflussmöglichkeiten auf Füllverhalten, Nachdruckwirkung, Entformung, Bindenähte und Temperaturführung.
Ergänzend zum IsoForm®-Konzept lassen sich HeiNo®-Normalien auf Werkstoff, Bauteilgeometrie, Werkzeugaufbau und gewünschte Temperierung abstimmen. So entsteht eine technische Grundlage für prozesssicheres Arbeiten und wirtschaftlichere Serienfertigung.
Einfluss auf Anguss, Entlüftung und Spritzergebnis
Temperierte Tunnelangusseinsätze mit Entlüftung und optionalen Totkanälen ermöglichen eine gezieltere Einflussnahme auf das Spritzergebnis. Der kreisrunde Anschnitt kann je nach Anforderung beheizt oder gekühlt werden. Dadurch lässt sich entweder eine längere Nachdruckwirkung unterstützen oder eine schnellere Entformung begünstigen.
Auch die Entlüftung ist ein wichtiger Bestandteil der HeiNo®-Normalien. Überlaufentlüftungen können die Kavität gezielt entlüften und bei glasfasergefüllten Werkstoffen Einfluss auf Bindenähte und Faserorientierung nehmen.
Für den Werkzeugbau bedeutet das: HeiNo®-Normalien sind keine isolierten Einzelteile, sondern konstruktive Elemente zur gezielten Beeinflussung von Anguss, Entlüftung, Temperierung und Prozessverhalten.
Besonders relevant sind dabei:
- temperierte Tunnelangusseinsätze mit integrierter Entlüftung
- beheizbare oder kühlbare Anschnittbereiche
- optionale Totkanäle zur gezielten Prozessbeeinflussung
- Überlaufentlüftungen zur Entlüftung der Kavität
- Einflussnahme auf Bindenähte und Faserorientierung bei GF-gefüllten Werkstoffen
- reduzierte Wartungs- und Reinigungsaufwände durch abgestimmte Normalien
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