Entwicklung einer neuen Generation Spritzgieß-Werkzeuge mit integrierter Wärmerohrtemperierung – BrazeHeaP-Werkzeug

Spritzgießen, Heatpipe, Temperierung, Kühlung, Zykluszeit, Produktionstechnik


Fachhochschule Bielefeld
Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik
Interaktion 1
33619 Bielefeld


Projektbeteiligung

Harnischmacher GmbH

Laufzeit
01.07.2018 – 31.12.2020


Projektförderung

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Kurzbeschreibung

Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer neuartigen konturnahen Temperierung von Spritzgusswerkzeugen zur Erreichung einer gleichmäßigen Kavitätstemperatur. Dadurch soll gegenüber Stand der Technik eine wesentliche Reduzierung der Zykluszeit um 25% erreicht werden.

Ein Werkzeugelement wird mit einem Hohlraum verstehen, in dem ein definierter Unterdruck und eine definierte Fluidmenge realisiert wird. Darüber hinaus können durch die Entwicklung und den Einsatz der Wärmerohre als geschlossenes System im Werkzeug zusätzliche Temperiergeräte entfallen.

Die Wärmerohrtechnologie zeichnet sich durch hohe Wärmeübertragungsleistungen bei geringen Querschnitten aus. Dies erlaubt es dem Anwender, zyklusrelevante Bereiche (Hot Spots) im Werkzeug effektiver im Vergleich zu konventionellen Temperiermethoden zu kühlen (Abb. 1).

Links zu sehen, sind konventionelle Temperiermethoden. Diese weisen Schwachstellen hinsichtlich der konstruktiven Freiheit und einer gleichmäßigen Temperierung auf. Die rechte Darstellung zeigt die Problemlösung mit einer Heatpipe-Temperierung.

Durch die Simulation kann zudem die Entwicklungszeit des Spritzgießwerkzeugs für technische Kunststoffe ebenfalls um etwa 25% verkürzt werden (Abb. 2).

Über eine ermittelte Wärmetransportleistung der Heatpipe kann eine präzise, thermische Auslegung eines Spritzgießwerkzeuges inklusive dem Anfahrverhalten vorgenommen werden.

So besteht die Möglichkeit, thermisch kritische Bereiche zu lokalisieren und thermisch zu optimieren, in denen eine herkömmliche Medientemperierung nicht möglich bzw. zweckmäßig ist.

Zu nennen sind hier lange, schmale Elemente wie Kerne. Die Wärmerohre sollen individuell für einen bestimmten Betriebspunkt und einen optimalen Wärmetransport für den Bedarfsfall auslegbar sein. Durch die direkte Integration des Wärmerohrs in das Werkzeugelement können zudem hemmende Wärmeübergänge durch fertigungsbedingte Spaltmaße vermieden werden.

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