Neues Werkzeugkonzept für 2K-Bauteile Fertigung in einer Schließung

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Ein neues Konzept im Werkzeugbau für 2K-Bauteile kombiniert eine zweistufige Kernzugmechanik mit einem additiv gefertigten Heißkanal. Verarbeiter dürfen sich auf potenziell kleinere Werkzeuge und eine stabile Prozessführung bei hoher Oberflächenqualität freuen.

Im Gemeinschaftsprojekt Domino der Unternehmen Hasco, Arburg und Polar-Form wurde ein neues Werkzeugkonzept umgesetzt, das Zweikomponenten-Bauteile (2K) ohne Index- oder Drehbewegung fertigt: Die Form bleibt geschlossen, die zweite Komponente wird über definierte Werkzeugbewegungen im Inneren ergänzt. Grundlage sind zwei Kernhübe im Werkzeug sowie stift- bzw. variantenbezogene Bewegungen. Ein additiv gefertigtes Heißkanalsystem mit sehr kompakter Kanalführung erweitert dabei die konstruktiven Freiheitsgrade.

Bewegung im Werkzeug ersetzt Indexbewegung

Mehrkomponenten-Bauteile werden häufig über Drehteller-, Index- oder Würfelkonzepte realisiert. Diese Lösungen sind etabliert, können jedoch – abhängig von Bauteil, Kavitätenzahl und Anlagenlayout – zusätzlichen Bauraum und konstruktive Komplexität mit sich bringen.

Das Projekt Domino verfolgt einen neuen Ansatz: Die zweite Komponente entsteht in situ in der geschlossenen Form. Die dafür nötige „Indexlogik“ wird durch Werkzeugbewegungen erzeugt, nicht durch eine Dreh- oder Indexbewegung des Formteils.

Zweistufiger Kernzug im Werkzeug

Im Werkzeug wird die Volumenfreigabe für die zweite Komponente über ein zweistufiges Kernzugkonzept realisiert: Zunächst erfolgt ein Rückzug über die komplette Formteilgeometrie, anschließend werden stift- bzw. bauteilspezifische Bewegungen ausgeführt.

Aus Sicht des Werkzeugbaus ist damit klar: Für die industrielle Umsetzung sind Wiederholgenauigkeit, Verschleißmanagement und taktsichere Sequenzierung entscheidend, denn die Bewegungen bilden den funktionalen Kern dieses 2K-Prinzips.

Additiver Heißkanal: kompakt, aber anspruchsvoll

Gerade bei dichtem Packaging (Plattenpakete, Temperierung, Montagewege) ist ein klares Schnittstellenkonzept zwischen Heißkanal- und Werkzeugpaket entscheidend, von Dichtflächen über Toleranzketten bis zur Wartungszugänglichkeit.

Im Projekt wurde der additiv gefertigte Heißkanal so ausgelegt, dass sehr kompakte Stichmaße und komplexe, räumlich verschlungene Kanalführungen möglich werden. Damit verlagert sich ein Teil der Engineering-Aufgaben: Neben Layout und Thermik sind die Oberflächen- und Nachbearbeitung entscheidend, um Kanaloberflächen mindestens auf dem Niveau gebohrter bzw. polierter Kanäle zu erreichen.

Werkzeugaufbau deutlich kompakter

Aus Sicht des Werkzeugbaus eröffnet der Verzicht auf eine Index-/Drehbewegung konstruktive Freiheitsgrade für einen kompakteren Werkzeugaufbau. Im Projekt Domino wurde der Vergleich zu einem Drehtellerkonzept so bewertet, dass sich – abhängig von Bauteilgeometrie, Kavitätenlayout und Anlagenkonzept – eine deutlich kompaktere Ausführung realisieren lässt, bis hin zu einer etwa halbierten Werkzeuggröße. Die konkrete Baugrößenwirkung ist dabei stets an die jeweiligen Randbedingungen der Anwendung gekoppelt.

Domino-Spielsteine als Demonstrator

Als Demonstrator wurde eine 32-fach-Anwendung für Domino-Spielsteine realisiert. Die lag Zykluszeit bei rund 60 Sekunden, abhängig von Material, Prozessfenster und Anlagenkonfiguration. Für den Werkzeugbau ist dieses Beispiel vor allem deshalb interessant, weil es die Prozesslogik in das Werkzeug verlagert und den 2K-Spitzguss ohne Drehen mit hoher Kavitätenzahl und einem sehr kompakten Heißkanal-Package kombiniert.

Für Verarbeiter bedeutet das: stabile Thermik, prozesssichere Füllung und zuverlässige Produktionsqualität, auch bei kompaktem Werkzeugpaket.