Fallstudie Formenbau: Hochpräzise Zweikomponenten-Spritzgießform für PP+TPE-Wasserabscheider

Produkt: Komponente für Wasserabscheider

Materialkombination: Polypropylen (PP) + thermoplastisches Elastomer (TPE)

Formgebungsablauf: Zuerst wird starres PP eingespritzt, um das Strukturgerüst zu bilden, anschließend wird TPE umspritzt, um die integrierten Dichtungselemente zu erzeugen.

Wichtige Geometrien:

• Ein Bodenanschluss mit Innen- und Außengewinde.
• Ein seitliches Verbindungsgelenk (Seitenanschluss).
• Insgesamt kreisförmige Geometrie, die spezielle Formgebungsmechanismen erfordert.

Um die Zykluszeiten zu optimieren, Materialverschwendung zu reduzieren und ein makelloses kosmetisches Finish zu gewährleisten, wurde das Angusskanalsystem speziell für beide Materialien entwickelt:

• PP-Spritzguss (1. Schuss): Wir verwendeten ein Heißkanalsystem mit präzisen Angüssen (2 Tropfen pro Kavität). Dies gewährleistet eine genaue Temperaturkontrolle, minimale Scherspannungen im PP-Material und eine außergewöhnliche Dimensionsstabilität der Gewindeabschnitte.
• TPE-Spritzguss (2. Schuss): Das weiche TPE wird über einen Heißkanal in kalte Bananenanschnitte (auch als „Cashew-Anschnitte“ bezeichnet) eingebracht. Konkret speist ein Heißkanalabschnitt zwei kalte Bananenanschnitte. Der entscheidende Vorteil des Bananenanschnitts liegt in seiner Fähigkeit, sich während des Auswurfs automatisch abzutrennen (Auto-Degate). Dadurch entsteht ein sauberer Anschnittrest an der TPE-Siegelnaht, ohne dass ein manuelles Nachbeschneiden erforderlich ist.

Aufgrund der komplexen Geometrie des Wasserfalls erwies sich eine herkömmliche Doppelspritzgießmaschine mit Drehteller als nicht die effizienteste Lösung. Stattdessen entwickelte unser Ingenieurteam einen hochintegrierten Mechanismus für die bewegliche Hälfte der Form.

Anstatt die Formhälfte zu drehen, nutzt dieses Werkzeug bewegliche Kerneinsätze (Kernrückstellmechanismus), um den Zweikomponenten-Spritzgießprozess zu realisieren.

• Beim ersten Schuss bleibt der aktive Kerneinsatz in seiner vorderen Position, sodass das PP-Substrat geformt werden kann.
• Sobald das PP erstarrt ist, zieht sich der bewegliche Kern zurück und erzeugt so einen präzisen Hohlraum.
• Die zweite Injektionseinheit spritzt dann das TPE direkt in diesen neu entstandenen Raum und verbindet es chemisch und mechanisch mit dem PP-Substrat.
• Technischer Einblick: Die Kernrückführungstechnik reduziert den Werkzeugbedarf und die Kosten im Vergleich zu Rotationsformen erheblich und gewährleistet gleichzeitig eine perfekte Ausrichtung für konzentrische Kreisteile.

Da die Wasserfalle eine kreisförmige Gesamtstruktur und ein Außengewinde am unteren Anschluss aufweist, würde ein herkömmliches Entformen zu Behinderungen führen. Um dies zu vermeiden, sind sowohl der Formhohlraum als auch der Kern mithilfe einer geteilten Formhohlraumstruktur (Halbblockstruktur) auf der beweglichen Seite der Form integriert.

• Außengewinde: Die geteilten Kavitäten werden durch robuste Winkelstifte angetrieben und gleiten beim Öffnen der Form sanft seitlich auf, wodurch die Außengewinde sicher freigegeben werden, ohne den Kunststoff zu beschädigen oder zu zerkratzen.
• Seitliche Öffnungsführung: Die seitliche Verbindungsstelle wird ebenfalls durch seitliche Schieber (betätigt durch Winkelstifte) geführt. Beim Öffnen der Form ziehen sich die Schieber gleichzeitig mit den geteilten Kavitäten von der seitlichen Öffnung weg und gewährleisten so ein kollisionsfreies Entformen.

Die mechanisch anspruchsvollste Komponente dieses Wasserfallen ist das Innengewinde im unteren Anschluss. Um das Entformen dieses Abschnitts zu automatisieren, ohne die Zykluszeiten zu verlängern, ist die Form mit einem automatischen Entschraubungsmechanismus ausgestattet.

• Funktionsablauf: Ein Hydraulikzylinder treibt ein präzises Zahnstangen- und Ritzelsystem an.
• Vor dem endgültigen Auswerfen des Teils wird der Hydraulikzylinder betätigt und dreht den Gewindekern.
• Gleichzeitig mit der Rotation zieht sich der Gewindekern zurück und löst sich sauber vom PP-Bauteil. Erst wenn der Kern vollständig frei ist, drückt das Auswerfersystem die fertige Wasserfalle aus der Form.

Die Konstruktion einer einzigen Form, die Kernrückseiten-Doppelinjektion, geteilte Kavitätenschieber und hydraulische automatische Entschraubung vereint, erfordert höchste Präzision. Durch die Integration dieser Systeme entfällt die Notwendigkeit einer Nachmontage (wie das Anbringen separater O-Ringe oder das manuelle Entschrauben von Teilen). Das Ergebnis ist ein hochautomatisierter, bedienerloser Spritzgießprozess, der eine gleichbleibende Teilequalität, eine hervorragende IP-Schutzart der TPE-Dichtung und niedrigere Gesamtbetriebskosten (TCO) für den Spritzgießmaschinenhersteller gewährleistet.

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