Für mehr Prozesssicherheit und ein größeres Prozessfenster im Spritzgießprozess sowie für deutlich längere Wartungsintervalle setzt Dressel + Höfner Automotive in seinen Spritzgießwerkzeugen inzwischen standardgemäß auf DLC-beschichtete Auswerfer mit Entlüftung des Normalienherstellers KNARR aus Helmbrechts.
Wenn höchste Qualität für die Automobilindustrie gefordert ist, sind die Experten der Dressel + Höfner Automotive GmbH, einem Unternehmen der Welp Group am Standort Neustadt bei Coburg, sehr gefragte Partner der OEM. Hier entstehen intelligente System- und Komplettlösungen im Kunststoffspritzguss. Dank sinnvoll genutzter Synergieeffekte in der Gruppe kann das Unternehmen für Projekte auf Wunsch als Komplettanbieter auftreten und von der Produktentwicklung über Werkzeugbau, Spritzguss, Montage und Lackierung bis zur Lieferung in die Produktionsstraße des Auftraggebers alle Schritte lückenlos abdecken.
Höchste Prozesssicherheit und Prozessstabilität sind gefordert, wenn man bei einem OEM ans Montageband liefern will. Die konstant hohe Qualität und absolute Termintreue sind dabei eine Selbstverständlichkeit. Hundert Prozent Gutteile werden erwartet, und wenn das einmal nicht klappt, kann die Reklamation des Auftraggebers für den Zulieferer sehr schnell teuer und die Behebung ziemlich ressourcenintensiv werden. Deshalb betreiben die Verantwortlichen bei Dressel + Höfner Automotive einen großen Aufwand, um Reklamationen schon im Vorfeld verlässlich zu vermeiden.
Aufträge kommen überwiegend aus der Automobilindustrie
Zu rund 90 Prozent kommen die Aufträge bei Dressel + Höfner Automotive aus der Automobilindustrie, die übrigen zehn Prozent aus Branchen wie dem allgemeinen Maschinenbau oder der Elektronikindustrie. „Die Aufträge für die Automobilindustrie verteilen sich in etwa je zur Hälfte auf technische Teile und auf Sichtteile“, erläutert Sven Hübner, Leiter Werkzeugbau bei dem Neustädter Unternehmen. „Darunter sind auch zahlreiche Teile mit filigranen und komplexen Geometrien, die im Werkzeugbau und im Spritzgießprozess das gesamte Know-how unserer erfahrenen Mitarbeiter erfordern. Und trotzdem ist man gegen Überraschungen nicht immer gefeit.“
Rund dreihundert aktive Werkzeuge betreuen die 15 Mitarbeiter im internen Werkzeugbau des Unternehmens. Die Formplatten der Werkzeuge sind bei Dressel + Höfner Automotive meist aus dem Kunststoffformenstahl 1.2312, die übrigen Teile des Formaufbaus entstehen in der Regel aus dem Kaltarbeitsstahl 1.1730. Bei Dauerläufern kommen auch korrosionsbeständige Stähle wie 1.2085 zum Einsatz. Für alle formgebenden Teile wird hauptsächlich 1.2343ESU gehärtet verwendet, aber auch andere hochlegierte Stähle bis 60 HRC kommen zum Einsatz. Notwendig auch in Fällen, in denen gefüllte Materialien verarbeitet werden – so hat eine Komponente für ein Head-up-Display beispielsweise einen Glasfaseranteil von rund 65 Prozent. Wirtschaftliche Einsatzzeiten für die Werkzeuge lassen sich da nur mit hoch verschleißfesten Materialien realisieren.
Zukaufen oder selbst herstellen
Bei Dressel + Höfner Automotive konzentrieren sich die Mitarbeiter im internen Werkzeugbau auf die formgebenden Partien. Die Aufbauten der Spritzgießwerkzeuge beziehen sie komplett extern. Die Werkzeugbauer haben Kapazitäten für etwa ein Fünftel des Werkzeugbedarfs in der Gruppe, die Grenze in Sachen Gewicht liegt bei 5 Tonnen. Unter ihnen sind auch Mehrkomponentenwerkzeuge. Der Rest wird von verlässlichen Partnern in der Region, aber auch aus Portugal und nach Vorgabe der Auftraggeber fallweise auch von qualifizierten Unternehmen aus China zugeliefert. Neben den Neuwerkzeugen fallen auch Reparatur und Wartung der Werkzeuge in den Aufgabenbereich des internen Werkzeugbaus.
Dabei ist der Normalienspezialist KNARR aus Helmbrechts für Sven Hübner und sein Team längst mehr als nur ein Lieferant. Besonders bei den Auswerfersystemen hat sich KNARR als erste Wahl etabliert: Die Kombination aus Produktqualität, praxisnahen Lösungen und einer klaren Strategie schafft Sicherheit und Effizienz für die tägliche Arbeit. Die Zusammenarbeit geht freilich weit darüber hinaus. Auch bei anderen Komponenten vertrauen die Formenbauer auf KNARR und bestätigen den Stellenwert des fränkischen Unternehmens als verlässlichen Partner für langfristigen Erfolg im Werkzeugbau.
Filigrane Strukturen gleichmäßig füllen und entformen
Das Spektrum der gefertigten Produkte ist sehr weit gefächert. Zu den bei Dressel + Höfner Automotive entstehenden Sichtteilen gehören beispielsweise auch Lautsprechergitter für das aktuelle Tiguan-Modell von Volkswagen. „Solche feinen Gitterstrukturen legt man im Werkzeug normalerweise so aus, dass sie im Spritzgießprozess von innen heraus gefüllt werden“, erläutert der Werkzeugbauleiter. „Sonst besteht die Gefahr, dass der Kunststoff in den filigranen Fließwegen des Gitters schlicht ‚verhungert‘ und Teile der Kavität nur unvollständig gefüllt werden können.“
Andererseits erfordern solche Produkte auch ein ausgefeiltes Vorgehen beim Entformen – schließlich sollen sich die filigranen Strukturen des Lautsprechergitters möglichst belastungsarm und ohne Verformungen aus dem Spritzgießwerkzeug entnehmen lassen. Das wiederum erfordert komplexe Auswerfersysteme, die die Strukturen möglichst stressfrei aus der Form drücken.
Randbereiche ermöglichen alternative Anspritzung
Bei dem Tiguan-Lautsprechergitter aus PC/ABS (Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol), einem thermoplastischen Gemisch, das die Vorteile von Polycarbonat und ABS miteinander kombiniert, war die Ausgangslage eine andere: „Das Teil verfügt rund um das eigentliche Gitter über einen großen Randbereich – den mit einer Anspritzung durch das Gitter zu füllen wäre eine große Herausforderung“, berichtet Hübner. „Unsere Experten sahen daher im Vierfach-Werkzeug für zwei linke und zwei rechte Teile jeweils drei Anspritzpunkte im Randbereich vor – die relativ kleine Gitterstruktur wird dann ringförmig vom Rand aus gefüllt.“
Die Entformung der Gitterstruktur unterstützt pro Formnest ein KNARR-Auswerferpaket mit insgesamt 49 zusammengeschalteten 1-Millimeter-Auswerfern, das das Gitter behutsam aus der Form drückt. Zusätzlich gibt es weitere Auswerfer unter den Randbereichen des Lautsprechergitters. Damit ist die schonende Entformung des Sichtteils sichergestellt.
Die Simulation ist nur so gut wie die Daten, mit denen sie arbeitet
Die Moldflow-Analyse zeigte den Zusammenfluss der Kunststoffströme im Zentrum des Gitters. Die dort zusammengepresste Luft und die beim Spritzgießvorgang unvermeidlichen Ausgasungen des Kunststoffs konnten in der Simulation über die konventionelle Entlüftung problemlos abfließen, die Schmelze füllte in der Simulation die Gitterstruktur homogen und lückenlos.
Für die ersten paar tausend Schuss lief das Werkzeug auch genauso wie prognostiziert. Zu hundert Prozent lieferte Dressel + Höfner Automotive Gutteile ans Montageband des OEM. Dann, nach rund 20.000 einwandfreien gelieferten Teilen, plötzlich ein Fehlerbild – kaum sichtbar zunächst, und so musste es dem Werker an der Spritzgießmaschine auch nicht zwingend auffallen. Die Eingangskontrolle bei VW bemerkte den Fehler indes sofort. Die Konsequenz: eine Reklamation mit allen Folgen.
Prozess auf Rasiermessers Schneide
Die Suche nach dem Fehler gestaltete sich relativ einfach – die Parameter an der Spritzgießmaschine waren nicht verändert worden, und auch am Material hatte sich nichts geändert. Ein Defekt an der Anlage war ebenso nicht erkennbar. „Blieb also das Werkzeug – und da hatten wir schnell den Verdacht, dass das Fehlerbild aufgrund einer ungenügenden Entlüftung aufgetreten ist“, erinnert sich Hübner. „Das Werkzeug wurde gewartet, gereinigt und wieder montiert. Und tatsächlich – das Fehlerbild war komplett verschwunden.“
Die Freude währte allerdings nur kurz – was die Werkzeugbauer bereits geahnt hatten, trat ein: Nach weiteren rund 5000 Schuss war das Fehlerbild wieder da. „Der Prozess war quasi auf Rasiermessers Schneide“, erklärt Hübner. „Innerhalb von ein paar tausend Schuss setzt sich die konventionelle Entlüftung zu – das erforderte ein Wartungsintervall, das die Wirtschaftlichkeit der ohnehin schon knapp kalkulierten Fertigung des Lautsprechergitters stark verschlechtert hätte. Wir mussten also nach einer anderen Lösung suchen.“
Intelligente Entlüftung über die Auswerfer
Gerade bei hochviskosen Materialien lassen sich Entlüftungen nicht beliebig vergrößern, da sich Strukturen ab 2/100 Millimeter sonst sichtbar abformen. Eine Alternative sind viele kleine Entlüftungskanäle. Hier bieten sich Auswerfer an, die sich mit einem Entlüftungskanal versehen lassen. „Unser Normalienpartner KNARR hatte solche Auswerfer mit integrierter Entlüftung im Programm – allerdings erst ab einem Durchmesser von 2 Millimetern.“
Dank des engen Austauschs mit dem KNARR-Außendienst gelang es den Werkzeugbauern, ihren Normalienhersteller dafür zu gewinnen, auch Auswerfer mit nur 1 Millimeter Durchmesser mit einer Entlüftungsgeometrie auszustatten und in das Standardprogramm aufzunehmen. Trotz des spiralförmigen Entlüftungskanals bleibt der runde Schaft des Auswerfers über den gesamten Umfang präzise geführt. Zur Stabilitätsoptimierung setzt KNARR bei kleinen Durchmessern auf eine HSS-Variante.
Vorteile im direkten Vergleich offensichtlich
Beim Lautsprechergitterwerkzeug ersetzten die Werkzeugbauer die vier kompletten Pakete jeweils mit allen 49 Auswerfern mit entsprechenden Modellen mit Entlüftung. Damit bieten die Werkzeugbauer der in der Form eingeschlossenen Luft und den Ausgasungen der Kunststoffe mehr als genug Gelegenheit zu entweichen.
Und der Erfolg stellte sich postwendend ein: „Die einzige Veränderung, die wir vorgenommen hatten, war der Austausch der Auswerfer. Allein damit konnten wir das Wartungsintervall auf mehr als 20.000 Schuss gut vervierfachen“, betont Hübner. „Dabei ist auch jetzt die Entlüftung nicht mehr der limitierende Faktor – jetzt sind es andere Themen, die das Wartungsintervall begrenzen.“
Entlüftung als allgemeiner Standard
Inzwischen setzt Hübner mit seinem Team standardgemäß auf die Entlüftungslösung von KNARR – sowohl bei Rund- als auch bei Flachauswerfern. „Die großzügige zusätzliche Entlüftung über diese Normalien bringt ein gutes Maß mehr an Prozesssicherheit und Prozessstabilität in den Spritzgießvorgang“, betont der Werkzeugbauleiter. „Der Prozess ist mit den neuen Auswerfern erheblich resilienter geworden, und das Prozessfenster für den Mitarbeiter an der Spritzgießmaschine hat sich damit deutlich geöffnet. Je früher und entspannter die Luft und die Entgasungsprodukte aus dem Werkzeug entweichen können, desto weniger besteht die Wahrscheinlichkeit, dass daraus Probleme entstehen können.“
Der standardgemäße Einsatz bringt es mit sich, dass Auswerfer mit Entlüftung auch in Fällen zum Einsatz kommen, wenn sie gar nicht zwingend notwendig sind. Trotzdem rechnet sich das laut Hübner: „Ja, die Auswerfer mit Entlüftung sind geringfügig teurer als die Standardmodelle. Aber der Mehrpreis ist gering – und in allen Werkzeugen, die wir damit ausgestattet haben, konnte das Prozessfenster deutlich erweitert werden. Und schon eine einzige eingesparte Wartung macht die Mehrkosten um ein Vielfaches wett.“
Fertig konfigurierte Auswerfer vom Normalienspezialisten
Auch bei den Standardvarianten mit Entlüftung bietet KNARR die Fertigbearbeitung an. Diesen Service nutzt mittlerweile auch Sven Hübner. „Die Auswerfer kommen direkt zur Werkzeugmontage – also in einer Phase, in der der Auftraggeber oft schon die Sekunden bis zum Produktionsbeginn zählt“, weiß Hübner. „Die fertig konturierten Auswerfer schaffen uns in dieser Phase Luft. Zudem bestellen wir die Auswerfer inzwischen durchwegs mit DLC-Beschichtung. Das verbessert die Prozesssicherheit zusätzlich, und es sichert hervorragende Gleiteigenschaften ohne Schmiermitteleinsatz. Das ist wichtig – denn Schmiermittel würden einen Entlüftungskanal mit Dimensionen von 1/100 Millimeter möglicherweise zusetzen.“
Damit verlässlich Auswerfer mit Entlüftung eingesetzt werden, sind die Artikelnummern als Standard hinterlegt und werden auch in die Stückliste übernommen. Damit ist sichergestellt, dass auch bei Reparaturen die richtigen Auswerfer eingesetzt werden. „Gemeinsam mit unseren Partnern bei KNARR sorgen wir dafür, dass unsere Prozesse resilienter und stabiler werden“, betont Hübner. „Damit sichern wir letztlich die Montage bei unserem Auftraggeber ab. Ein nicht zu unterschätzender Faktor im Wettbewerb um lukrative Aufträge.“ Autor: Richard Pergler
Weitere Infos: www.knarr.com
