Fallbeispiele

Kunststoffhersteller verlängert die Werkzeuglaufzeit um 200-500 %

DIE SITUATION

Performance Plastics hat sich auf den Präzisionsspritzguss spezialisiert. Das Unternehmen stellt kleine, komplexe und qualitativ hochwertige Teile mit hohen Materialeigenschaften her, die die größten Probleme ihrer Kunden lösen.

Seit 30 Jahren konzentrieren sie sich auf die Anwendung dieser hoch technisierten Kunststoffteile und bieten Leistungsvorteile bei der Herstellung komplizierter Teilegeometrien mit extrem engen Toleranzen. Sie unterstützen Unternehmen in den Branchen Medizintechnik, Energie,  Luftfahrt/Verteidigung, Industrie, Elektronik sowie Lebensmittel- und Getränkeindustrie bei der Lösung aktueller Produktprobleme oder bei der Schaffung wettbewerbsfähiger Vorteile der nächsten Generation.

 

“Vom Entwurf bis zur Produktion machen wir das, wovon andere geträumt haben, woran andere gescheitert sind oder gesagt haben, dass es nicht möglich ist”, sagt Tom Mendel, Präsident und CEO. “Wir sind nicht durch die Industrie definiert, sondern durch das Material und die hochentwickelten Werkzeuge, die wir verwenden und die engen Toleranzen, die wir halten.”

 

Das Unternehmen hat mit einem urheberrechtlich geschützten, großvolumigen Spritzguss-Heisskanalverfahren, den AUschuss und die Kosten deutlich reduziert. Sie haben PEEK geformt, seit das Material in den frühen 1980er Jahren eingeführt wurde, und sie haben große Erfahrung als zugelassener Verarbeiter von Hochleistungspolymer. Sie waren auch an der Entwicklung von Flüssigkristallpolymer (LCP)-Harzen beteiligt. Das Unternehmen ist eines der wenigen Unternehmen, das fluoriertes Ethylenpropylen (FEP) unter Verwendung von Acht-Kavitäten-Großserienwerkzeugen mit Heißkanalsystemen zur Herstellung kritischer Fluorpolymerteile formen kann.

Sie fertigen keine gebrauchsfertigen Teile und bieten keine Auktionen an. Sie konzentrieren sich auf die hochwertigen Materialien, die den Kunden die Eigenschaften geben, die sie für ganz spezifische Anwendungen benötigen. Mit anderen Worten, die wirklich harten Sachen. Und sie wachsen. Fast 30 Prozent der produzierten Komponenten werden an internationale Kunden ausgeliefert, die den “Bester-seiner-Klasse”-Wert bieten.

 

“Wir gehen hier an die Grenzen – 240 km pro Stunde in einer 30 km-Zone”, sagt Mendel. “Wir machen viel R&D, viel Technik und jede Menge harte Sachen.”

 

DIE AUFGABENSTELLUNG

Wie jeder Werkzeughersteller weiß, ist es im Formenbau ein Muss, die Form sauber zu halten. Aber es gibt zwei Probleme. Zuerst wird die Form (im Fall von Performance Plastics) auf ein Maximum von 232 Grad Celsius erhitzt, die Temperatur des Kunststoffes, der in die Form kommt, kann bis zu 427 Grad Celsius betragen. Wenn dies geschieht, wird Gas als natürliches Nebenprodukt erzeugt, und während es sich verflüssigt, bleiben die erzeugten flüchtigen Bestandteile an der Form haften. “Mit den extremen Materialleistungen die in den Formen auftreten, haftet dieses Gas stark an, die Verunreinigungen können Teer ähneln,” sagt Mendel.

Ein anderes Problem tritt auf, wenn der Kunststoff an einer Seite des Teils eingefüllt wird und zum Füllende fließt. Am Ende der Befüllung muss das Gas durch eine sehr kleine Öffnung in der Form entlüftet werden – eine, die das Gas auslässt, aber den Kunststoff nicht austreten lässt. Diese Entlüftung am Füllende wird durch den Aufbau der teilchenförmigen Gase, die kondensieren, wenn die Form gekühlt wird, verstopft. Wenn das Werkzeug nicht richtig entlüftet wird, treten Probleme auf. Das Gas kann das Metall der Form zerstören, oder ein Teil entspricht möglicherweise nicht den Qualitätsstandards.

Aus diesem Grund sind alle Spritzgießer bestrebt, ihre Öffnungen freizuhalten, um eine saubere Form zu erhalten. Wie Mendel erklärt, haben gute  Former ein präventives Programm zur vorbeugenden Wartung, bei dem sie das Phänomen der Gasansammlung in der Form angehen. Richtiges  Reinigen der Form ist nicht nur erforderlich, es ist eine erworbene Fähigkeit. Niemand möchte die Form zerstören, da der Ersatz eine große Ausgabe bedeutet – im Fall von Performance Plastics können einige Formen bis zu 200.000 € kosten.

Wenn eine Form gereinigt wird, erfordert dies normalerweise einen vollständigen Abbau – die Montage wird gestoppt, die Form wird entnommen, demontiert und jeder Winkel wird gereinigt. Dann muss es wieder zusammengesetzt werden. Dies ist sehr zeitaufwendig und weil Performance Plastics mit hohen Geschwindigkeiten produziert, stoppen sie nicht gerne.

Die traditionelle Methode zur Formenreinigung bei Performance Plastics kann jede Art von Sandstrahlen oder die Verwendung von Lösungsmitteln und Drahtbürsten umfassen. Dabei kann der sekundäre Abfall von Lösungsmitteln und anderen Medien sowie Einschlüsse im Metall ein großes Problem sein. Diese Arten von Reinigungsverfahren können sehr zeitaufwendig sein, da der Schmutz auf dem Metall oft eingeweicht oder mit einer Drahtbürste später mechanisch entfernt werden muss. In jedem dieser Fälle besteht die Gefahr, dass die Form beschädigt wird.

 

DIE COLD JET LÖSUNG

Mendel wird Ihnen als erstes sagen, dass Formenbauer normalerweise ziemlich misstrauisch, skeptisch und kritisch sind, wenn es darum geht, neue Dinge auszuprobieren. Sie haben viele Modeerscheinungen und Gimmicks kommen und gehen sehen. Aber weil jemand, dem er vertraute, ihm dazu riet, seine Ausrüstung mit Cold Jet zu reinigen, und weil Mendel kein Risiko einging – ließ er seinen Widerstand sinken und testete die Cold Jet i³ MicroClean – mit Erfolg.

Das Trockeneisreinigungssystem von Cold Jet verwendet nicht-abrasive Medien in Form von recycelten CO2 (Pellets oder Blöcke), die Oberflächen oder Geräte nicht beschädigen. Durch die Kombination von kinetischer Energie und thermischen Effekten der Trockeneisreinigung wird die Verbindung zwischen dem Schmutz und der Oberfläche unterbrochen, wodurch Verunreinigungen entfernt werden. Im Gegensatz zum Strahlen mit anderen Medien hinterlässt die Trockeneisreinigung keinen Sekundärabfall, da die Trockeneispellets oder -partikel beim Aufprall sublimieren, d.h. vom festen in den gasförmigen Zustand übergehen. Trockeneisreinigung ist auch sicher und ungiftig, erzeugt keine nachgeschaltete Kontamination und reduziert oder eliminiert die Gefährdung von Mitarbeitern durch gefährliche chemische Reinigungsmittel.

 

DIE ERGEBNISSE

Nachdem Mendels Team die Cold Jet i³ MicroClean ausprobiert hatte, waren alle mit dem System einverstanden. Seit der Realisierung der Cold Jet-Lösung konnte Performance Plastics die Lebensdauer der Form verlängern, indem sie in der Presse – einschließlich der Entlüftungs- und Auswerferstifte – gereinigt wurde, um die Zeit zwischen den kompletten Abrüstzeiten zu verlängern.

 

“Die Reinigung mit Cold Jet wird keine Trennlinien rollen, das Metall verändern oder zerstören”, sagt Mendel. “Und das Beste: Unsere Laufzeit kann verlängert werden. Wir benutzen es jeden Tag, in jeder Schicht.“

 

Mendel sagt, dass die Fähigkeit, das Teil mit der Cold Jet-Lösung zu reinigen, wirklich Zeit spart. Ein kompletter Abbau kann mit dem entsprechenden Teil variieren – manchmal dauert es zwei Tage oder 16 Arbeitsstunden, manchmal dauert es weniger Zeit. Bei extremen Temperaturen wie bei Performance Plastics, ist nicht nur die Abrüstzeit selbst zeitraubend – es dauert vier Stunden, um die Maschine zu heizen und vier Stunden, um sie
abzukühlen. Zeit ist Geld in diesem Geschäft, und es ist sehr teuer, herunterzufahren. Je länger eine vollständige Abrüstzeit verzögert werden kann, ohne Teile zu beschädigen, desto besser.

 

“Ich würde sagen, dass die Cold Jet-Reinigung die Laufzeit unserer Formen um 200-500 Prozent verlängert”, sagt Mendel. “Es erspart uns, die Form abzukühlen, sie zu entfernen, zu zerlegen, wieder zusammenzusetzen, wieder einzubauen und alles aufzuheizen. Das ist eine Menge Zeit und Risiko für Beschädigungen. Wir sind sehr sensibel bei der Verlängerung eines Produktionslaufs und unserer Startup-Kosten. Sobald wir etwas am laufen haben, wollen wir nicht aufhören.“

 

Wenn sie aufhören, benutzen sie die Cold Jet Lösung, egal ob die Form in der Presse heiß ist oder kalt auf der Werkbank gereinigt wird.

Der zweite große Vorteil von Performance Plastics ist, dass Cold Jet viel Flexibilität beim Reinigen der Form ermöglicht. Sie können genau den richtigen Druck ausüben, um Schäden zu vermeiden, was bei der Verwendung von Lösungsmitteln und Drahtbürsten nicht immer möglich ist. Um zu veranschaulichen, wie genau die Formen bei Performance Plastics sein müssen: die Sicherheits-Abmessungen müssen bei bestimmten Hochdruckmaterialien 0,0004“ sein, weil sie bei 0,0005” blinken und bei 0,0002-0,0003“ nicht entlüftet werden können und das Metall zerstören werden kann. Diese Formen sind sehr empfindlich; 0,0005” entspricht einem Sechstel des Durchmessers eines menschlichen Haares.

 

“Das ist ziemlich eng”, sagt Mendel. “Und wenn du mit einer Drahtbürste reingehst und versehentlich ein wenig Metall abnimmst, kann die Form zerstört werden.”

 

Schließlich, da eine sauberere Form einem besseren Teil entspricht und die Formen bei Performance Plastics jetzt schnell gereinigt werden können, wird das Teil effektiver entlüftet. Die Ausschussraten sinken und die Qualität steigt. Und Performance Plastics benötigt jetzt nur noch eine Person statt zwei Personen, um die Form zu reinigen, so dass Personal an anderen Stellen eingesetzt werden kann.

 

“Ich würde anderen sagen, dass sie das ausprobieren sollen”, sagt Mendel. “Sicherlich ist jeder in dieser Branche skeptisch und man braucht etwas Mut, um das Risiko einzugehen, aber die Vorteile sind es wert.”