ABS- und TPU-Umspritzungslösung für Kunststoff-Tastenkappen

• Produkt: Tastenkappe aus Kunststoff
• Materialkombination: ABS (1. Schuss - starres Substrat) + TPU (2. Schuss - weiche, taktile Oberfläche)
• Kavitation: 8 + 8 Kavitäten (1. und 2. Schuss erfolgen gleichzeitig)
• Maschinenkompatibilität: Zweikomponenten-Spritzgießmaschine mit rechtwinkligem Anstellwinkel und 180-Grad-Drehtisch.

Um den unterschiedlichen rheologischen Eigenschaften von ABS und TPU gerecht zu werden, verwendet die Form ein maßgeschneidertes, zweistufiges Anguss-System.

Im ersten Durchgang wird das starre ABS-Substrat in acht Kavitäten geformt. Wir haben ein Heißkanalsystem mit Ventilanschnitten implementiert und jeder Kavität einen eigenen Ventilstift zugeordnet.

Technischer Vorteil: Die Ventilanschnitte ermöglichen eine präzise Steuerung des Schmelzflusses und des Absperrens. Dies gewährleistet für die interne Struktur der Tastenkappe, dass keine Angussreste (Angussüberstände oder -wülste) zurückbleiben. Dies ist entscheidend, da die ABS-Oberfläche im nachfolgenden Schritt perfekt und ohne Maßabweichungen mit der TPU-Umspritzung abschließen muss.

Der zweite Spritzvorgang umspritzt die TPU-Schicht. Dabei wird ein Heißkanal in einen Kaltkanal überführt, der die 8 Kavitäten durch Bananenanschnitte (auch Cashew-Anschnitte genannt) versorgt, die von 4 Heißkanal-Auffangpunkten gespeist werden.

Technischer Vorteil: TPU ist ein scherempfindliches Elastomer. Ein Bananenanschnitt ermöglicht das Einbringen des Materials in den Formhohlraum von unten oder von der Seite, wodurch die Angussmarke auf einer nicht-kosmetischen Oberfläche verborgen bleibt. Darüber hinaus trennt das gebogene Profil des Bananenanschnitts den Angusskanal beim Auswerfen automatisch vom Formteil ab und ermöglicht so eine vollautomatische, bedienerlose Produktion.

Dieses Werkzeug wurde speziell für rechtwinklige Spritzgießmaschinen mit Drehtisch entwickelt. Ein einziger Formsockel übernimmt beide Einspritzphasen gleichzeitig und verdoppelt so die Ausbringungsleistung.

Die Kern-/Kavitätsdynamik: Die stationäre Hälfte (fixierte Form) enthält zwei unterschiedliche Kavitätsprofile – eines für das reine ABS-Substrat und eines für die endgültige ABS+TPU-Form. Die bewegliche Hälfte (dynamische Form) dreht sich hingegen nach jedem Zyklus um 180 Grad.

Konstruktionsproblem gelöst: Da sich die bewegliche Hälfte dreht, muss die Kernkonstruktion auf beiden Plattenhälften zu 100 % identisch sein. Der Kern muss beim ersten Spritzvorgang perfekt gegen den ABS-Hohlraum abdichten, um Gratbildung zu vermeiden, und gleichzeitig beim zweiten Spritzvorgang als präzise Positionierungsgrundlage für die TPU-Umspritzung dienen. Dies erfordert hochpräzise CNC-Bearbeitung und -Anpassung, um ein gleichmäßiges Absperren über alle Rotationszyklen hinweg zu gewährleisten.

Eine der größten technischen Herausforderungen dieses Projekts war der Befestigungsmechanismus der Tastenkappe. An der Unterseite der Tastenkappe befinden sich zwei sichere Befestigungsklammern (Einkerbungen). Aufgrund dieser nach innen gerichteten Klammern lässt sich das Bauteil nicht einfach aus dem Kern herausnehmen.

Traditionell verwenden Werkzeugkonstrukteure abgewinkelte Führungsstifte (Hornstifte), die an der Kavitätenseite befestigt sind, um die Schieber beim Öffnen der Form zu ziehen. Bei einer eng bestückten 16-fach-Rotationsform beanspruchen diese herkömmlichen Winkelstifte jedoch zu viel Platz und schränken die Gestaltungsmöglichkeiten ein.

Wir haben ein spezielles, kompaktes Schiebersystem entwickelt, bei dem die Schieber ausschließlich vom Auswurfsystem und nicht von der Formöffnungssequenz angetrieben werden.

• Jeder Hohlraum ist mit zwei Miniaturschiebern zur Bildung der Hinterschneidungen ausgestattet.
• Die Gleitstücke sind mit innenliegenden, schrägen Schlitzen versehen.
• In diese abgewinkelten Schlitze werden gerade Auswerferstifte mit speziell bearbeiteten sphärischen/abgerundeten Köpfen eingesetzt.

Während die Auswerferplatten der Maschine die geraden Stifte nach vorne schieben, gleiten die abgerundeten Köpfe entlang der schrägen Schlitze in den Schiebern. Dadurch wird die vertikale Auswerfkraft in eine horizontale Zugkraft umgewandelt, wodurch die Schieber zurückgezogen und die Hinterschnitte gleichzeitig freigegeben werden, während das Werkstück vom Kern abgestoßen wird.

Da es sich um eine Mehrkomponenten-Rotationsform handelt, muss die erste Schicht (ABS) fest auf dem Kern sitzen bleiben, während dieser sich um 180 Grad dreht, um die zweite Schicht (TPU) aufzunehmen.

Um dies zu erreichen, ist das Auswerfersystem der Form als zwei identisch konfigurierte, aber unabhängig voneinander betätigte Einheiten ausgelegt. Obwohl beide Seiten der beweglichen Hälfte die gleiche Auswerferstiftanordnung aufweisen, betätigt die Spritzgießmaschine nur die Auswerferplatten auf der Seite, die das fertige Produkt des zweiten Schusses hält. Dadurch wird sichergestellt, dass das Substrat des ersten Schusses für die Rotation sicher fixiert bleibt, während die fertigen zweifarbigen Tastenkappen nahtlos entformt werden.

Dieses Projekt für ABS/TPU-Tastenkappen verdeutlicht das Zusammenspiel von fortschrittlicher Werkzeugkinematik und Multimaterialrheologie. Durch die Kombination von ventilgesteuerten Heißkanälen, automatisch entgratenden Bananenkanälen und einem innovativen, platzsparenden Auswerfer-getriebenen Schiebermechanismus ermöglicht diese Drehtischform die Herstellung von hochpräzisen Zweikomponenten-Bauteilen in großen Stückzahlen ohne jegliche Nachbearbeitung.