Es gibt zahlreiche Möglichkeiten zur Optimierung von Produktionslinien, um eine höhere Produktivität zu erzielen. In der Kunststoffproduktion besteht ein besonderes Potenzial zur Verbesserung, das oft unterschätzt wird - es geht um Spritzgussformen und die Materialien, aus denen sie hergestellt werden.
Während die Hersteller in der Kunststoffverarbeitung wissen, dass bei der Produktion gewisse Zeitverluste unvermeidlich sind, insbesondere wenn geschmolzener Kunststoff in der Form abkühlt, haben sie möglicherweise einen entscheidenden Faktor übersehen: das Material, aus dem die Spritzgussform besteht.
Verschiedene Materialien weisen unterschiedliche Eigenschaften auf, die sie für Spritzgussformen gut geeignet machen. Bei der Abkühlung von Kunststoff spielt die Wärmeleitfähigkeit eine entscheidende Rolle. Je besser die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist, desto schneller kann die Erwärmung und Abkühlung erfolgen, was die Produktionszeit für Teile verkürzt. Im Vergleich zu anderen Materialien weist beispielsweise Eisen eine Wärmeleitfähigkeit von nur etwa 60 W/m K auf.
Im Bereich der Kunststoff-Spritzgießformen sind einige Hersteller nach wie vor zurückhaltend, wenn es darum geht, das Basismaterial für ihre Formen auszuwählen. Obwohl einige Unternehmen nach wie vor herkömmliche Werkzeugstähle verwenden, weisen diese im Vergleich zu hochleitfähigen Kupferlegierungen viele Nachteile auf.
Die beste Wahl für Spritzgussformen sind Kupferlegierungen. Die durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit von Kupfer beträgt etwa 399 W/m K, was um 60 % höher ist als bei Aluminium und sogar 3000 % höher als bei rostfreiem Stahl. Kupferlegierungen, die mit Materialien wie Beryllium, Nickel, Silikon und Chrom kombiniert werden, bieten eine optimale Kombination aus Härte, Verschleißfestigkeit, thermischer Ermüdung und Wärmeleitfähigkeit.
Luis J. Bento, Vorsitzender von AMPCO METAL, erklärt: "Die Zykluszeit kann um mindestens 20 Prozent reduziert werden, und einige Anwender berichten von Reduzierungen von bis zu 80 Prozent, die sich aus den deutlich schnelleren Abkühlungsraten ergeben, die mit AMPCOLOY®-Legierungen erreicht werden. Das bedeutet, dass die Produktivität um mindestens 25 Prozent gesteigert werden kann, wobei einige Anwender in der Autoscheinwerferproduktion von einer Produktionssteigerung von bis zu 500 Prozent berichten, einfach weil durch die kürzere Zykluszeit mehr Bauteile pro Schicht hergestellt werden können."
Diese Produktivitätsgewinne sind jedoch nicht nur auf die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupferlegierungen zurückzuführen. Die hervorragende Polierfähigkeit von AMPCOLOY®-Legierungen hat sich bei der Herstellung von transparenten Kunststoffverpackungen bewährt, in denen Kontaktlinsen aufbewahrt werden. Die Polierzeit für derartige Einsätze aus hochleitfähigen Kupferlegierungen ist nachweislich viermal kürzer als bei Stahleinsätzen, was zu einer um 57 Prozent reduzierten Zykluszeit führt.
Reduzierter Verzug
Ein weiterer Vorteil liegt in der Reduzierung des Verzugs der geformten Teile. Durch die verbesserte Kühlung verbringt das geformte Bauteil weniger Zeit bei erhöhter Temperatur, was zu einer konstanteren Teilequalität Schuss für Schuss führt.
Wärmeabfuhr
Die überragende Wärmeübertragungsfähigkeit von Kupferlegierungen ermöglicht es, den Bedarf an komplexen Kühlkanälen in unmittelbarer Nähe des geformten Bauteils zu verringern oder sogar zu eliminieren. Dies reduziert die Formenkosten erheblich.
Diffusionsvermögen
Hochwertige Kupferlegierungen absorbieren die Wärmewelle in einer Form, wenn ein Kunststoffteil gespritzt wird. Die anfängliche Absorption der Wärmewelle ist ein Schlüsselfaktor. Die Wärmeabfuhr im hinteren Teil des Werkzeugs mit dem Kühlsystem lässt viel Zeit dafür. Dies ist der Punkt, an dem AMPCOLOY®-Legierungen wirklich überzeugen - sie absorbieren die erste Wärmewelle, Schuss für Schuss.
Beschichtung
Um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen, können die hochwertigen Kupferlegierungen sehr einfach mit chemisch Nickel, Hartchrom oder sogar PVD-Beschichtungen (Physical Vapor Deposition) beschichtet werden. Chemisch Nickel ermöglicht es, dass die Beschichtung in jedes einzelne Loch mit einer konstanten Schichtdicke eindringt, was bei einem galvanischen Verfahren wie dem Hartverchromen nicht der Fall ist. Es kann eine Härte von 60 bis 70 HRC erreicht werden. Um die Entformung von Kunststoffteilen zu erleichtern, kann Chemisch Nickel mit Teflon (PTFE) oder Bornitrid kombiniert werden. Solche Formteile haben eine Oberfläche, die sich so glatt wie Seife anfühlt, wenn sie mit PTFE oder Bornitrid chemisch Nickel beschichtet sind, was zu Kunststoffformteilen führt, die nicht kleben und sich sehr leicht entformen lassen.
Die Nutzer von Kunststoffspritzgussmaschinen stehen heute unter einem starken Preiswettbewerb. Obwohl das Qualitätsniveau für Kunststoffspritzgusserzeugnisse nicht überall auf der Welt gleich hoch ist, kaufen immer mehr Unternehmen selbst in europäischen Ländern Anlagen mit herkömmlichen Stahlformen. Am Ende verlieren sie jedoch in Bezug auf die Produktivität im gesamten Produktionszyklus. AMPCO METAL bietet eine weltweite Präsenz, auch in Schwellenländern, um den gleichen Qualitätsstandard für Produkte und Service zu bieten.
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