TemPor – optimierte Entlüftung von Spritzgusswerkzeugen
Mit dem Einsatz additiver Fertigungstechnologien wurde im Forschungsprojekt TemPor ein neuartiger poröser Werkzeugeinsatz entwickelt. Dieser ermöglicht eine effektive Entlüftung während des Spritzgießprozesses und lässt sich im eingebauten Zustand reinigen – ohne Werkzeugwechsel oder Produktionsunterbrechung.
Bei der Spritzgussverarbeitung von Kunststoffen füllt die Schmelze den Formhohlraum mit hoher Geschwindigkeit. Während dieser Füllphase muss die Luft, die sich in der Kavität befindet, zuverlässig entweichen können – im Standard über die Trennebene. Geschieht das nicht, drohen Fehlstellen am Formteil – etwa Unterfüllungen, Blasen oder Dieseleffekte – sowie ein erhöhter Werkzeugverschleiß und Belagbildungen. Eine unzureichende Entlüftung zwingt zudem dazu, die Spritzparameter abweichend von den optimalen Einstellung zu setzen, um beispielsweise über eine längere Zykluszeit den Fülldruck zu vermindern.
Genau hier setzte zwischen Juli 2021 und Dezember 2023 das Projekt «TemPor – Intelligente Entlüftung von Spritzgießwerkzeugen durch poröse, zyklisch hochtemperierte Einsätze» an, dessen Ergebnisse im Anschluss zum Patent angemeldet wurden. Projektpartner waren FIT, das Kunststoff-Institut Lüdenscheid, Bach RC und die TH Deggendorf. Die nun vorgestellte, im Projekt entwickelte Entlüftungseinheit ist für Gase durchlässig, nicht jedoch für die Kunststoffschmelze. Zwar sind sinterporöse Einsätze grundsätzlich bekannt, doch sie setzen sich im Laufe der Nutzung zu – insbesondere wenn sich bei bestimmten Materialtypen Zersetzungsrückstände in den Poren ablagern und so keine Luft mehr durchgelassen wird. Mit dem neuen TemPor-Einsatz können solche Ablagerungen entfernt werden. Der Formeinsatz verfügt in seinem Inneren über ein Pyrolyseelement, das die poröse Struktur des Kavitätsbereichs innerhalb kürzester Zeit aufheizen kann, um Ablagerungen zu entfernen. Dauer und Häufigkeit der Reinigungszyklen ist je nach Material und Prozessbedingungen individuell festzulegen.
Wirtschaftliche und ökologische Vorteile
Bei klassischen Entlüftungssystemen ergeben sich oft die Nachteile, dass diese sich zusetzen bzw. ein hoher technischer Aufwand bei der Vakuumentlüftung notwendig ist. TemPor ermöglicht es dagegen, Reinigungszyklen gezielt und automatisiert durchzuführen – ohne Prozessunterbrechungen oder Werkzeugwechsel. Das reduziert Stillstandszeiten, Ausschuss und Wartungsaufwand deutlich. Die neue Technologie überzeugt und lässt sich zudem nahtlos in bestehende Werkzeuge integrieren.
Die Lösung eignet sich besonders für hochwertige Kunststoffteile mit hohen Oberflächenanforderungen, etwa im Fahrzeuginnenraum oder bei Designbauteilen, beispielsweise für Büromöbel. Neben der Steigerung der Prozesssicherheit trägt die Technologie dazu bei, Energie- und Materialeffizienz zu verbessern, und kann so einen Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit in der Kunststoffverarbeitung leisten. | Matthias Militsch, Kunststoff-Institut Lüdenscheid
