Braunform, Bahlingen, präsentiert während der K 2022 die ressourcenschonende und kosteneffiziente Werkzeugkonstruktion Rotaric E2 in laufender Produktion. Produziert werden pharmazeutische Verschlusskappen.

4+4-fach-Spritzgießwerkzeug für Luer-Connectoren (Bild: Braunform)

Die Technologie kombiniert die 2-Komponenten-Verarbeitung, Servotechnik und finale Montage des Bauteils auf engem Bauraum. Im Fokus stehen dabei die Kostensenkung unter dem Ansatz Total Cost of Ownership bei gleichzeitiger Steigerung der Produktionseffizienz. Mithilfe der translatorischen Verdeckelung von Verschlusskappen im Werkzeug ist es gelungen, Produktionsfaktoren positiv zu beeinflussen. Zudem sorgt das Konzept für mehr Sicherheit aufgrund der Prozessüberwachung und -steuerung anstelle von Qualitätsprüfungen. Realisiert wurde das Projekt gemeinsam mit den Partnern Arburg, Ewikon, Agathon, iQ Temp, Kistler, Meusburger, Oerlikon Balzers Coating und Uddeholm.

Konkret hat die Technologie im Produktionsprozess des Projekts zu einer Einsparung von über 45 % geführt. Die Technik spart aber nicht nur Zeit und Finanzmittel, sondern auch den Einsatz zweier Spritzgießwerkzeuge und -maschinen sowie einer Montagelinie zum Zusammenbau der Einzelteile inklusive Produktionsfläche. Um beispielsweise eine Verdeckelung bei einer Mehrkomponenten-Anwendung in nur einem Arbeitsschritt auf engstem Raum zu realisieren, entwickelte das Unternehmen die Umlenkung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung innerhalb eines Werkzeuges. Die servoelektrischen, rotatorischen Antriebe bewegen sich in der Form schnell, schonend und verschleißerkennend. Der Vorteil dieser Lösung: Sie ermöglicht die kompakte, radiale Anordnung von Formnestern mit Schiebern oder Verdecklern um ein Anguss- oder Sidegate-System. Dies resultiert in einer Senkung an Kosten- und Ressourcenverbrauch und gleichzeitig einem Gewinn an integrativer Fertigungstiefe in nur einem Werkzeug.

Während der Messe wird ein Beispiel dieses Werkzeugprinzips auf dem Arburg-Stand präsentiert. Auf einer Arburg Allrounder More wird ein 2K-Artikel, eine pharmazeutische Verschlusskappe, mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 11 mm gefertigt. Die Besonderheit des Werkzeuges liegt in der Kombination der Verdeckelungsfunktion und der Ausschraubfunktion des Luer-Lock-Gewindes in einem Mehrkomponenten-Sidegate-Werkzeug. Die kompakte Bauweise ermöglicht eine hohe Kavitätenanzahl bei kleiner Werkzeuggröße. So dient das 4+4-fach-Messewerkzeug als Basis für ein kompaktes Serienwerkzeug in Modulbauweise von bis zu 64+64-fach.

Eine Herausforderung stellt das kleine Schussgewicht der 2. Komponente dar: Bei 0,05 g der TPE-Komponente muss das Spritzaggregat – ebenso wie das Heißkanalsystem von Ewikon –sehr präzise ausgelegt sein. Besonderes Augenmerk bei der Entwicklung des Werkzeuges wurde auf die Modulbauweise gelegt. Das bedeutet, die Module sind einzeln zentriert und leicht zugänglich.

Ein weiterer Pluspunkt ist die reinraumtaugliche Ausführung des Werkzeuges. Das MED- Mold- Konzept steht für den sicheren Einsatz der Spritzgießwerkzeuge in Reinräumen. Neben elektrischen Antrieben und korrosionsbeständigen Stählen gewährleistet eine fettarme Schmierung durch Anwendung von Beschichtungen von Oerlikon Balzers sowie Wälzzentrierungen von Agathon einen zuverlässigen Reinraumbetrieb. Des Weiteren sorgen diffusionsgeschweißte Einsätze von IQ Temp für eine konturnahe Kühlung der düsenseitigen Formeinsätze.

In der Auswerferseite sind gleich sechs Funktionen auf kleinstem Raum integriert: Im Einzelnen sind dies die Core-back-Funktion, zwei Schieber pro Nest, das Anheben des Deckels mittels eines Lifters, das translatorische Verdeckeln der Verschlüsse, das Ausschrauben sowie das finale Auswerfen. Die 2. Komponente wird mittels des Core-Back-Systems geformt, so ist kein Umsetzen des Artikels erforderlich. Schieber, die bei der Werkzeugöffnung über Zug-/ Druckstücke betätigt werden, entformen die Schnapphaken für den Deckel. Ein Lifter hebt den Deckel aus dem Formnest heraus an, damit anschließend mithilfe der In-Mold-Verdeckelung die Verdeckelung des Verschlusses noch im Werkzeug erfolget. Zuletzt wird das Luer-Gewinde durch eine dünne Ausschraubhülse abgebildet und entformt. Die endgültige Entformung des montierten Produktes erfolgt über einen Rohrauswerfer mit 0,60 mm Wandstärke. Die vier Hauptbewegungen werden über Servo-Motoren von AMK gesteuert. Das Ausstoßen erfolgt über den Maschinenausstoßer.

Mittels zwei indirekten Drucksensoren pro Formnest von Kistler findet die Prozessüberwachung statt. Fehlerhafte Teile werden erkannt und vom Handlingsystem aussortiert. Zur Umsetzung des Gesamtprojektes wurde die heiße Seite mit einem Smart-Control-System ausgestattet, um eine permanente Datenanalyse sowie Datenauswertung zu gewährleisten. Ebenso beteiligt an der Realisierung des Werkzeuges war Meusburger. Das Unternehmen versorgte das Projekt mit Platten und Normalien.

Mit dem zukunftweisenden Werkzeugkonzept zeigt der Formenbau-Spezialist kreative Wege zur ressourcenschonenden Produktion, indem mehrere Produktionsschritte in ein einziges Werkzeugkonzept integriert werden.

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