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5-2019

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Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

Produktion Kleiner, aber

Produktion Kleiner, aber feiner Maschinen und Anlagen für die Mikrospritzgießtechnik Bild 1: Mikrospitzgießmaschine babyplast 6/10 PT LSR mit integrierter LSR- Prozessgestaltung. Alle Bildquellen: Christmann Kunststofftechnik GmbH, Kierspe (D) (sofern nicht anders angegeben) babyplast Christmann Kunststofftechnik GmbH info@babyplast.de www.babyplast.de Zur K 2019 in Düsseldorf zeigt babyplast einmal mehr, wie heute eine Kleinstteileproduktion energetisch und qualitativ überzeugend ablaufen kann. Mit den kleinen, robusten Maschinen lassen sich auf engstem Raum hochwertige Verfahren anwenden und High- Tech-Werkstoffe prozesssicher Das Wichtigste im Überblick • Uni Kassel auf der K 2019: Dichtereduzierte LSR-Mikroteile mit einer Gewichtsersparnis von bis zu 50 % • Massenproduktion von Verschlusskappen für Augentropfen im Reinraum bei A-Tech • Cleveres Mikrospritzgießen mit dem Industrieroboter „HORST“ • Werkzeugsensorik: Kleinstteile von hoher Teilegüte überzeugend wirtschaftlich und reproduzierbar herstellen verarbeiten. Mikrospritzgießen auf Mikrospritzgießmaschinen bedeutet hohe Energieeffizienz und Nachhaltigkeit plus Wertschöpfung. Zwei ambitionierte Exponate Auf der K 2019 stellte babyplast zwei ambitionierte Exponate in den Fokus des Messeauftritts. Zum einen eine angussfreie Produktion von Stopfen zur Dämpfung, Dämmung oder Dichtung aus LSR (Liquid Silicone Rubber), also Flüssigsilikon. Dabei handelt es sich um ein Gemeinschaftsprojekt von Industriepartnern mit UNIpace von der Universität Kassel, Institut für Werkstofftechnik, Kunststofftechnik. Industriepartner von babyplast sind die 2 Komponenten Maschinenbau GmbH und die CHT Germany GmbH. Das zweite Exponat thematisiert eine Reinraumfertigung bei A-Tech, Polen. Die babyplast-Maschine produziert Verschlusskappen für Augentropfen aus LDPE, einem anspruchsvollen Massenartikel, mit einem 4-fach-Werkzeug. Drei weitere Exponate rundeten den Messeauftritt ab, darunter ein 6-Achs- Industrieroboter mit der Bezeichnung „HORST“. Vorteile des LSR-Spritzgießen Der Rohstoffpreis von Silikonkautschuken als Hochleistungselastomere ist im Vergleich zu anderen Elastomeren hoch. Daher kann es von Vorteil sein, den Preis eines Bauteils durch eine Dichtereduktion zu senken. Eine Möglichkeit besteht darin, mit expandierbaren thermoplastischen Mikrosphären geschäumte Silikonbauteile aus LSR herzustellen. Verarbeitet wird das Gemisch im Spritzgießprozess, wodurch eine Vielzahl an komplexen Bauteilen z. B. auch mit Hinterschnitten möglich ist. Bekanntlich lassen sich durch geschlossenzellige Integralschäume auch weitere Funktionalitäten bei Formteilen herstellen. Dichtereduzierte LSR- Spritzgießtechnik im Mikroformat Auf der K 2019 zeigen babyplast und die Partner des Gemeinschaftsprojektes einen Stopfen aus LSR. Er dient als Beispielprodukt einer dichtereduzierten LSR-Mikroproduktion (Teilegewicht = Schussgewicht 0,75 g). Vergleichbare Produkte werden als Gehörschutz oder als Stopfen für Schwimmer verwendet. Als Maschine kommt eine horizontal arbeitende babyplast 6/12PT LSR zum Einsatz. Das 1-fach Werkzeug der Uni Kassel verfügt über eine Direktanspritzung. Teilegewicht ist gleich Schussgewicht: Der Artikel wird direkt über die Nadelverschlussdüse der Maschinen angespritzt und ist dadurch angusslos. Das Material ist ein ALPA-LSR 450201 von CHT Germany. Dr.-Ing. Ralf-Urs Giesen, Geschäftsführer von UNIpace, kommentiert: „Dichtereduziertes Vulkanisieren bedeutet: Für das Schäumen wird dem LSR ein sehr geringer Anteil (kleiner 3 Gewichts-%) an Mikrosphären UNICELL MS 140 DS von Tramaco zugefügt.“ Dazu werden die Mikrosphären einer der beiden LSR-Komponenten bereits vor der Spritzgießverarbeitung zugesetzt. Die Misch- und Dosieranlage SilcoStar Mini der 2 Komponenten Maschinenbau GmbH fördert und dosiert die beiden Komponenten A + B im Mischungsverhältnis 1:1. Anschließend homogenisiert ein Statikmischer die Mikrosphären des Materials an der babyplast-Spritzgießmaschine. Das 114 meditronic-journal 5/2019

Produktion Bild 2: Dr.-Ing. Ralf-Urs Giesen, Geschäftsführer UNIpace: „Mit der LSR- Mikroproduktion auf einer babyplast 6/10PT LSR wollen wir zeigen, wie einfach und vor allem wirtschaftlich eine dichtereduzierte LSR-Produktion sein kann.“ (Bildquelle: UNIpace) LSR-Gemisch wird auf dem Förderweg bis in den Maschinenkolben aktiv gekühlt. Die Dosierung übernimmt die Steuerung der babyplast 6/12PT LSR. Sie ist dazu unter anderem mit einer pneumatisch betätigten Längsnadel-Verschlussdüse zum Werkzeug hin ausgerüstet. Beim Schließen des Spritzgießwerkzeugs wird über eine Pumpe die Kavität evakuiert. Beim Einspritzvorgang öffnet die Maschinendüse und der Spritzkolben verdrängt das aufdosierte LSR- Gemenge über die wassergekühlte Düse in das elektrisch beheizte Spritzgießwerkzeug. Nach der volumetrischen Füllung schließt die Nadel die Kavität hermetisch ab. Die Vulkanisation im Werkzeug erfolgt bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur von ca. 150 °C. Die Mikrosphären erhalten so eine längere Zeit zum Expandieren. Dr.-Ing. Ralf-Urs Giesen erklärt dazu: „Die Aufgabenstellung unserer LSR-Produktion ist klar definiert: Bei diesem Prozess muss ein Gleichgewicht zwischen der Expansion und der Vernetzung gefunden werden. Bestenfalls kann hier eine Gewichtsersparnis von bis zu 50 % erzielt werden.“ Nach Ablauf der Vulkanisation öffnet das Werkzeug und der meditronic-journal 5/2019 fertige Stopfen wird mittels eines Auswerfers im Werkzeug im freien Fall entformt. Die Stopfen sind auch ohne Nachbehandlung wie Tempern etc. sofort gebrauchsfertig. Dr.-Ing. Ralf-Urs Giesen: „Mit der LSR-Mikroproduktion auf einer babyplast 6/12PT LSR wollen wir zeigen, wie einfach und vor allem wirtschaftlich eine dichtereduzierte LSR-Produktion sein kann.“ Auch kleine Teile brauchen viel Liebe Ein weiteres Highlight unter den Exponaten ist eine Massenproduktion von Artikeln für die Pharmaindustrie. Der babyplast- Kunde A-Tech aus Polen produziert mit seinen babyplast Maschinen Typ 6/12PT unter Reinraumbedingungen der Klasse 8. Die Bild 3: LSR-Stopfen: Teilegewicht ist gleich Einspritzgewicht: Der Artikel wird direkt über die Nadelverschlussdüse der Maschinen angespritzt und ist dadurch angusslos kleinste Spritzgießmaschine der Welt nimmt nur 0,6 m² Fläche im kostenintensiven Reinraum ein. Bild 4: Porenstruktur im LSR-Schaum (links) und Stopfen (rechts) Dabei emittiert die Maschine kaum Abwärme und Partikel, also nur minimale Kontaminationen, was die Unterhaltskosten des Reinraums wesentlich senkt. Mit einer Geräuschemission von 68 dB arbeitet sie zudem im „Flüstermodus“. Das 4-fach- Kaltkanal-Werkzeug produziert in einer Zykluszeit von 10 s eine Verschlusskappe für Augentropfen. Das Artikelgewicht liegt bei 0,47 g, das Gesamtschussgewicht bei 1,865 g in LDPE. Das Werkzeug kommt von einem Kunden, der A-Tech. Sie verfügt über einen eigenen Werkzeugbau, ergänzt um den Bau von Montageautomaten. Bei A-Tech sind derzeit acht babyplast-Maschinen im Dreischichtbetrieb (24h/7T) im Einsatz. „Die Maschinen sind sehr robust und bieten uns eine Reihe von Vorteilen, eben, weil sie so klein sind und optimal auf die Kleinstteileproduktion zugeschnitten sind“, sagt Andrzej Zielaskowski, Inhaber von A-Tech. Die Besonderheit des Exponates liegt in einer durchdachten Produktionsphilosophie: Klassisch würde man diesen Artikel auf einer größeren Spritzgießmaschine mit einem Heißkanal- Werkzeug höherer Kavitätenanzahl produzieren. Dadurch würden sich jedoch a) die Anschaffungskosten und b) die Beschaffungszeit für das Werkzeug als auch c) die Betriebskosten im Reinraum wesentlich erhöhen. Drei Faktoren, die man optimieren kann, wenn eine Mikroproduktion auch konsequent mit Mikrospritzgießmaschinen durch- 115

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