Spritzguss-Aussteller auf der K 2022

4+4-fach Spritzgießwerkzeug für Luer-Connector, ©Braunform

Pharmazeutische Verschlusskappe Luer-Connector, ©Braunform

Auf der diesjährigen K 2022, der internationalen Kunststoffleitmesse vom 19. bis 26. Oktober 2022 in Düsseldorf, präsentiert Braunform die patentierte Innovation RotaricE²® für kompakte Integrationslösungen anhand eines Werkzeuges für einen Luer-Connector (Verschlusskappe Pharma).

Die Technologie RotaricE²® ist eine clevere Kombination von 2-Komponenten-, Servotechnik und finaler Montage des Bauteils auf engstem Bauraum. Im Fokus stehen die Senkung der Kosten unter dem Ansatz TCO (Total Cost of Ownership) bei gleichzeitiger Steigerung der Produktionseffizienz. Mithilfe der translatorischen Verdeckelung von Verschlusskappen im Werkzeug gelingt es, alle Produktionsfaktoren positiv zu beeinflussen. Und nicht nur dies, Braunform stellt mit RotaricE²® auch ein nachhaltiges Werkzeugkonzept zur Verfügung, welches die Produktion über Prozesskontrolle anstatt Qualitätskontrolle gewährleistet. Realisiert wurde das Projekt gemeinsam mit den Partnern Arburg GmbH & Co. KG, Ewikon Heißkanalsysteme GmbH, Agathon Deutschland GmbH, iQtemp GmbH, Kistler Instrumente GmbH, Meusburger Georg GmbH & Co. KG, Oerlikon Balzers Coating Germany GmbH und Uddeholm.

Ressourcenschonend und kosteneffektiv. Was bedeutet RotaricE²® nun genau? Ganz konkret hat RotaricE²® im Produktionsprozess zu einer Einsparung von über 45% geführt. Die Technik spart aber nicht nur Zeit und Finanzmittel, sondern vor allem auch den Einsatz von zwei Spritzgießwerkzeugen und -maschinen sowie einer Montagelinie zum Zusammenbau der Einzelteile inklusive Produktionsfläche. Um z. B. eine Verdeckelung bei einer Mehrkomponenten Anwendung in nur einem Arbeitsschritt auf engstem Raum zu realisieren, entwickelte Braunform die Umlenkung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung innerhalb eines Werkzeuges. Die servoelektrischen, rotatorischen Antriebe bewegen sich in der Form schnell, schonend und verschleißerkennend. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, da sie eine enorm kompakte radiale Anordnung von Formnestern mit Schiebern oder Verdecklern um ein Anguss- oder vorzugsweise ein Sidegate-System ermöglicht. Dies resultiert in einer Senkung an Kosten- und Ressourcenverbrauch und gleichzeitig einem Gewinn an integrativer Fertigungstiefe in nur einem Werkzeug.

Werkzeug für 2-Komponente Luer-Connector mit all-in-one Funktionen

Während der gesamten Messezeit wird ein Beispiel dieses Werkzeugprinzips auf dem Stand der Fa. Arburg in Halle 13 Stand A13-1 - B13 zu sehen sein. Auf einer Arburg Allrounder More wird der 2K-Artikel mit kleinen Abmessungen 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 erlaubt 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 außergewöhnliche Herausforderung stellt das kleine Schussgewicht der 2. Komponente dar: Bei 0,05 g der TPE-Komponente muss das Spritzaggregat ebenso wie das Heißkanalsystem der Fa. Ewikon sehr präzise ausgelegt sein.

Besonderes Augenmerk bei der Entwicklung des Werkzeuges wurde auf die Modulbauweise gelegt, d. h. die Module sind einzeln zentriert und leicht zugänglich.

Ein weiterer Pluspunkt: die reinraumtaugliche Ausführung des Werkzeuges. Das seit 2010 bewährte Braunform 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 der Fa. Oerlikon Balzers sowie Wälzzentrierungen der Fa. Agathon einen zuverlässigen Reinraumbetrieb. Des Weiteren sorgen diffusionsgeschweißte Einsätze der Fa. IQtemp 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, d. h. es 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 patentierten in-mold-Verdeckelung die Verdeckelung des Verschlusses noch im Werkzeug erfolgen kann. Zuletzt wird das Luer-Gewinde durch eine dünne Ausschraubhülse abgebildet und entformt. Die endgültige Entformung des fertig montierten Produktes erfolgt über einen filigranen Rohrauswerfer mit 0,60 mm Wandstärke. Die vier Hauptbewegungen Core-Back, Lifter, in-mold-Verdeckelung und Ausschrauben werden über Servo-Motoren der Fa. AMK gesteuert. Das Ausstoßen erfolgt über den Maschinenausstoßer.

Prozesskontrolle statt Qualitätskontrolle

Mittels zwei indirekten Drucksensoren pro Formnest, die die Fa. Kistler entwickelt hat, findet die Prozessüberwachung statt, d. h. fehlerhafte Teile werden erkannt und vom Handlingsystem aussortiert. Zur Umsetzung des Gesamtprojektes hat der Heißkanalspezialist Ewikon die heiße Seite mit einem Smart-Control System ausgestattet, um eine permanente Datenanalyse sowie Datenauswertung zu gewährleisten (Echtzeit Data-Mining). Ebenso beteiligt an der Realisierung des Werkzeuges war der Formenbau-Partner Meusburger. Er stand parat für die Versorgung von Platten und hochwertigen Normalien.

Mit dem zukunftweisenden Werkzeugkonzept RotaricE²® zeigt der Formenbau-Spezialist technologisch innovative und kreative Wege zur ressourcenschonenden Produktion, indem mehrere Produktionsschritte in ein einziges Werkzeugkonzept integriert werden. Die Ingenieure bei Braunform wissen, dass es in der Zukunft eine noch bessere und sinnvollere Technik benötigt, um effizient und nachhaltig zu produzieren. Die ideale Kombination von 2K, Einsatz von Servotechnik und finaler Bauteilmontage auf engstem Bauraum ermöglichen neue Produktionskonzepte mit geringerem Flächenverbrauch und Investitionsvolumen. Dabei können Produktfunktionen aus mehreren Einzelteilen zu einem 1-teiligen Artikel zusammengeführt werden.