Stapelbildung: Alles, was Sie wissen sollten
Stapelformung ist eine regelrechte Revolution in der Spritzgießindustrie, weil sie die Produktionsgeschwindigkeit erhöht. Unter EtagenformenMindestens zwei oder mehr verdichtete Kavitäten bedeuten, dass verschiedene Teile in einem Arbeitsgang geformt werden, um die Effizienz zu steigern. Doch was ist das Etagengießen und wie funktioniert es, vor allem im Vergleich zu anderen Verfahren? In diesem Artikel werden wir das Etagengießen definieren, einen kurzen Überblick über seine Vorteile geben und zeigen, wie es die Großserienproduktion schnell umgestaltet. Außerdem erfahren wir etwas über das Etagenwerkzeug-Spritzgießverfahren, einschließlich der Materialien, Konstruktionsrichtlinien und allem, was dazwischen liegt.
Was ist eine Stapel-Spritzgussform?
Ein Etagen-Spritzgießwerkzeug hat mehrere Trennebenen oder "Etagen" von Kavitäten, die durch Übereinanderstapeln mehrerer Kavitäten entstehen. Jede Ebene in der Form enthält einen weiteren Satz von Kavitäten, was gleichzeitig die Gesamtleistung der Maschinen erhöht. Es wird nicht in zusätzliche Werkzeuge oder den dafür erforderlichen Platz investiert. Im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugen, die ein Teil nur in einer Ebene formen können, können Etagenwerkzeuge, die in der vertikalen Ebene konfiguriert sind, das Teil in mehr als einer Ebene herstellen und haben somit eine höhere Produktivität.
Wie wird das Stapelgießen durchgeführt?
Im Folgenden wird Schritt für Schritt beschrieben, wie das Stapelformverfahren durchgeführt wird:
1. Form schließen
Die Etagenform hat eine Reihe von Kavitäten, die in vertikaler Reihenfolge angeordnet sind. Die Form schließt sich, wenn die Platte der Maschine oszilliert, so dass die Kavität und der Kern jeder Stufe zur gleichen Zeit ausgerichtet werden.
2. Einspritzen von Material
Nach dem Schließen wird der geschmolzene Kunststoff durch einen einzigen Anguss oder Heißkanal in die Kavitäten der Form gespritzt. Das Material gelangt auf jeder Stufe des mehrstufigen Werkzeugs in jeden Hohlraum. Die Anordnung der Heißkanalsysteme gewährleistet, dass das Material gleichmäßig über alle Kavitätengrade verteilt wird.
3. Abkühlung und Erstarrung
Sobald der geschmolzene Kunststoff in die Hohlräume eingetreten ist, beginnt er abzukühlen und zu erstarren. Jede Ebene des Werkzeugs ermöglicht das gleichzeitige Abkühlen des Teils. So muss die Zykluszeit nicht verlängert werden, da die Abkühlung für jeden Kavitätensatz gleichzeitig erfolgen kann.
4. Formöffnung
Wenn das Polymer ausreichend abgekühlt ist, öffnet ein System die Form. Die Form ist so konzipiert, dass jede Ebene des Stapels nacheinander entnommen werden kann. Einige Merkmale gewährleisten, dass die Kavitäten offen sind, um eine einfache und reibungslose Entnahme der Teile aus der Form zu ermöglichen.
5. Auswurf
Das Auswerfersystem der Form wirft dann die erstarrten Teile aus den Kavitäten aus und hinterlässt eine kavitätenfreie Form, die für den nächsten Zyklus bereit ist. Der Unterschied besteht darin, dass jede Ebene des Werkzeugs ihre Teile auf einmal auswirft, wodurch ein hoher Durchsatz in einem vollständigen Zyklus erreicht wird. Zusätzliche oder komplexere Teile lassen sich mit Hilfe von Einfallkernen oder speziellen Auswerfersystemen leicht auswerfen.
6. Recycling des Prozesses
Nach dem Auswerfen schließt sich das Werkzeug jedoch wieder und geht in eine weitere Runde, bis der Zyklus abgeschlossen ist. Da Etagenwerkzeuge über mehr Kavitätenebenen verfügen, können die Hersteller mehr Teile pro Zyklus herstellen. Sie können sie also effizienter machen, ohne dass eine größere Größe oder Tonnage erforderlich ist.
Geeignetes Material für das Spritzgießen mit Etagenwerkzeugen
Für das Etagen-Spritzgießen ist vor allem das richtige Material wichtig. Das Material sollte fließfähig sein, damit es gut in alle Hohlräume einer Struktur eindringen kann. Daher werden häufig folgende Materialien verwendet:
| Material | Zugfestigkeit | Schmelzpunkt | Schrumpfung | Häufige Anwendungen | Eigenschaften |
| Polypropylen (PP) | 25-40 MPa | 160-170°C | 1.0-2.5% | Verpackungen, Autoteile, Haushaltsgegenstände | Gute chemische Beständigkeit, geeignet für Hochgeschwindigkeitsformung |
| Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) | 40-60 MPa | 200-260°C | 0.4-0.8% | Konsumgüter, Elektronik, Automobilteile | Zäh, schlagfest, gute Dimensionsstabilität |
| Polyethylen (PE) | 10-30 MPa | 110-130°C | 1.5-3.5% | Flaschen, Behälter, Verpackungsfolien | Geringe Dichte, flexibel, ideal für leichte Anwendungen |
| Nylon (PA) | 60-80 MPa | 220-260°C | 0.5-1.5% | Automobilteile, industrielle Komponenten | Bei hoher Festigkeit und Zähigkeit spielt die Feuchtigkeitsaufnahme eine Rolle. |
| Polycarbonat (PC) | 55-75 MPa | 260-270°C | 0.5-0.7% | Optische Festplatten, Elektronik, Kfz-Linsen | Ausgezeichnete Transparenz, Schlagfestigkeit, teuer |
| Polyethylenterephthalat (PET) | 50-80 MPa | 250-260°C | 1.2-2.5% | Flaschen, Verpackungen, industrielle Komponenten | Hohe Festigkeit, Klarheit, gut für wiederverwertbare Anwendungen |
| Polystyrol (PS) | 30-50 MPa | 210-250°C | 0.4-0.8% | Einwegbehälter, Isolierung, Verpackung | Kostengünstig, starr, aber spröde |
Arten von Stapelformen
Hier sind einige gängige Arten von Etagenwerkzeugen, die wir für verschiedene Anwendungen verwenden können;
1. Zweistöckige Stapelform
Sie verfügt über zwei Kavitätenebenen, die die doppelte Anzahl von einstöckigen Werkzeugen produzieren. Sie helfen also, den Bedarf an einer Produktionssteigerung ohne zusätzliche Maschinen zu decken. Sie ist kosteneffizient für den mittleren Produktionsmengenbereich und steuert effektiv die Nutzung der Maschinen.
2. Dreistöckige Stapelform
Er verfügt über drei Kavitätenebenen, was die Leistung um das Dreifache erhöht und sich für den Einsatz in Branchen eignet, in denen die Produktivität besonders wichtig ist. Außerdem minimiert er die Leerlaufzeiten und optimiert den Durchsatz des Endprodukts, ohne die Nutzfläche der Maschine zu vergrößern.
3. Vier-Ebenen-Stapelform
Diese Form ist für Teile mit extrem hohem Bedarf konzipiert und verfügt über vier Kavitäten, die die Produktion pro Zyklus vervierfachen. Es ist ideal für den Einsatz, wenn große Mengen von Waren mit der Notwendigkeit, sehr enge Toleranzen zu erreichen, produziert werden.
4. Rotierende Stapelform
Natürlich werden mehrere Plattensätze konfiguriert, um das Formen und Kühlen in verschiedenen Ebenen durchzuführen, um die Produktionsraten zu erhöhen und die Zykluszeit zu verkürzen. Dieses System ist in seiner Funktion effizienter, da es mehrere Aufgaben in einem einzigen Zyklus bewältigt.
5. Indexplatte Stapelform
Während des Zyklus verschiebt sich jede Ebene in eine neue Position, so dass mehrstufige Arbeitsgänge in einer einzigen Form möglich sind. Dies ist nützlich für die Herstellung von Vertragsteilen, die in verschiedenen Zyklen unterschiedliche Bearbeitungen erfordern können.
6. Zusammenklappbare Kernstapelform
Es ist ideal für das Ausstoßen von Objekten mit komplizierten, kompakten Abschnitten wie Gewinden oder Hinterschneidungen. Er eignet sich perfekt für die Herstellung komplexer Kunststoffteile, die sich nur schwer entformen lassen, ohne dass dies Auswirkungen auf das Teil hat. Die Kerne verringern das Risiko, dass die Schichten zusammenkleben oder der Kern beim Ausstoßen in die darüber liegende Schicht gezogen wird.
7. Hybride Stapelform
Etagenwerkzeuge sind spezielle Formen, die aus zwei oder mehr Formen bestehen, die manchmal auch als Tandem- oder Rotationsformen bekannt sind, sowie Hybrid-Etagenwerkzeuge mit anderen Formgebungsverfahren. Diese Konstruktion ermöglicht die Herstellung von Teilen, da die Formgebungsprozesse in einer Form erfolgen. Auf diese Weise entsteht ein multifunktionales System, das komplexe Bauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften in einem Zyklus herstellen kann.
Vergleich zwischen Etagenwerkzeugen und Tandemwerkzeugen
Hier ist eine kurze Tabelle zum Vergleich der Etagenwerkzeuge mit den Tandemwerkzeugen;
| Besonderheit | Etagenformen | Tandem-Formen |
| Struktur der Form | Mehrere Ebenen von vertikal gestapelten Hohlräumen. | Zwei Formen, die nebeneinander in Betrieb sind. |
| Operation | Alle Kavitätenebenen werden gleichzeitig gefüllt und ausgestoßen. | Die Formen arbeiten abwechselnd, eine füllt sich, während die andere abkühlt. |
| Zykluszeit | ~20-30% kürzere Zykluszeit im Vergleich zu Einzelformen. | ~10-20% länger, da die Formen abwechselnd betrieben werden. |
| Produktion Leistung | Hohe Leistung (2-fach, 3-fach, 4-fach je nach Schimmelbefall). | Moderate Produktionssteigerung (1,5 bis 2 Mal im Vergleich zu einer einzelnen Form). |
| Teilekomplexität | Am besten geeignet für einfache bis mäßig komplexe Teile. | Geeignet für komplexere Teile oder mehrstufige Arbeitsgänge. |
| Verwendung des Materials | Ein einziges Auszugssystem, das von allen Ebenen der Kavität genutzt wird. | Für jede Form kann ein separates Angusssystem erforderlich sein. |
| Energie-Effizienz | Effizienter (~10-15% Energieeinsparung durch Simultanbetrieb). | Geringfügig weniger effizient, da abwechselnd gearbeitet wird. |
| Idealer Anwendungsfall | Großserienproduktion von identischen Teilen. | Für die Herstellung komplexer Teile sind verschiedene Formgebungsstufen erforderlich. |
Auswahl des richtigen Verteilersystems für Ihre Etagenwerkzeuge
Hier sind einige Möglichkeiten, wie Sie das richtige System für Etagenwerkzeuge auswählen können;
- Mehrere Hohlräume: Ermöglicht die Herstellung ähnlicher Artikel zur Reduzierung der Stückzahl Kosten für Spritzguss und erhöhen den Ertrag.
- Kompaktes Design: Die Anordnung von Hohlräumen in vertikalen Säulen verringert die Bodenfläche, insbesondere in einem Gebäude mit begrenztem Platzangebot.
- Verbesserte Kühleffizienz: Konventionelle und gekoppelte Kühlstrukturen mit Gegenstrom sorgen für eine effiziente Kühlung in allen Kavitäten. Außerdem wird die Zykluszeit verkürzt und die Teilequalität verbessert.
- Vereinfachter Auswurfmechanismus: Fortschrittliche Auswurfmethoden helfen dabei, Teile abzusprengen, ohne sie zu beschädigen.
- Hot-Runner-Technologie: Reduziert den Styroporabfall und garantiert eine gleichmäßige Füllung, da der Kunststoff in seinem geschmolzenen Zustand verbleibt, bevor er in die Hohlräume gelangt.
Auswahl des Verteilersystems für Etagenwerkzeuge
- Materialverträglichkeit: Prüfen Sie, ob die Struktur und Funktionalität des Verteilersystems den Fließeigenschaften und den thermischen Eigenschaften der spezifischen Materialien entspricht, die bei der Herstellung der Leiterplatte verwendet werden.
- Flussverteilung: Wählen Sie einen Hohlraum mit einer Konstruktion, die eine gleichmäßige Verteilung des Materials auf allen Ebenen ermöglicht, um Druckverluste zu vermeiden.
- Temperaturkontrolle: Wählen Sie das System, das die Temperatur steuert, um die Viskosität des Teils oder die Materialqualität zu beeinflussen.
- Einfache Wartung: Wählen Sie eine Konstruktion, die zerlegt werden kann, da die Produkte regelmäßig gewartet und gereinigt werden müssen.
- Skalierbarkeit: Suche nach einem Verteilersystem, das schnell geändert oder hinzugefügt werden kann, um der zukünftigen Produktion zu entsprechen.
Anwendungen von Stack Molds
Etagenwerkzeuge werden häufig in Branchen eingesetzt, in denen hohe Stückzahlen produziert werden müssen, z. B. in der
- Fahrzeugstruktur und -innenraum oder Fahrzeugteile und -gehäuse.
- Konsumgüter (Verpackungen, Verschlüsse)
- Sonstiges (Spritzen, Verschlüsse)
- Elektronik (Gehäuse, Anschluss)
Vorteile von Stack Molds
- Steigerung der Produktionskapazität um mehrere tausend Prozent
- Effizienter Materialeinsatz
- Geringere Arbeitskosten
- Dies führt in der Regel zu einer Minimierung des Platzbedarfs in den verschiedenen Einrichtungen.
- Hohe Rentabilität der Investition
Nachteile von Stack Molds
- Höhere Anfangskosten
- Kompliziertes Design der Form und Notwendigkeit häufiger Reparaturen
- Diese erfordern ein höheres Verfahren, das präziser ist und von fortschrittlicheren Maschinen gesteuert wird.
- Möglicher Fall, dass die Qualität der Teile nicht stimmt, wenn sie nicht entsprechend ausgewuchtet werden
Missverständnisse in Bezug auf Stack Molding.
- Mythos: Etagenwerkzeuge sind für kleine Unternehmen zu teuer. Fakt ist: Das ist in der Anfangsphase immer eine kostspielige Angelegenheit, aber es hilft auch, langfristig viel Verbrauchsmaterial und Produktionszeit zu sparen.
- Mythos: Etagenwerkzeuge sind ein Nachteil für die Teilequalität. Tatsache: Ein gutes Design schreibt vor, dass ein bestimmtes Teil unabhängig von seiner Kavitätengröße die gleiche Qualität haben sollte.
Ideale Anwendungsfälle für Stack Molds
Etagenformen sind ideal für Anwendungen, die einen häufigen Wechsel der beheizten Form erfordern, bei denen die Last im Verhältnis zur Formgröße relativ groß ist, und für Anwendungen, bei denen die Form regelmäßig durch eine gekühlte Form ersetzt werden muss.
Etagenwerkzeuge eignen sich am besten für Situationen, in denen große Mengen eines Teils benötigt werden, insbesondere bei Produktionsläufen. Sie sind besonders wichtig in Branchen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, wie die Verpackungsindustrie, vor allem die Herstellung von Verbraucherverpackungen und die Medizinprodukteindustrie.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Etagengießen eine der effektivsten Produktionstechniken ist, die die Produktionsrate vieler Produkte in der Produktionslinie erheblich verbessern kann, insbesondere in der Industrie mit hohen Produktionszahlen. Mit Hilfe von Etagenwerkzeugen kann die Dichte der Kavitäten erhöht werden, ohne dass die Maschinengröße vergrößert werden muss, um einen hohen Produktionswert bei geringeren Spritzgussstückkosten zu erzielen. Informieren Sie sich also über die Typen, Materialien und Konstruktionsüberlegungen. So können Sie die Vorteile des Etagenspritzgießens optimal nutzen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Etagenform-Spritzgießen?
Es ist eine Methode, bei der mehrere Hohlräume zur Herstellung mehrerer Formen Teile auf einmal pro Zyklus.
Welche Materialien können in Etagenwerkzeugen verwendet werden?
PP, ABS und Nylon sind einige der verfügbaren polierten Materialien.
Was ist der Unterschied zwischen Etagenwerkzeugen und Tandemwerkzeugen?
Während Etagenwerkzeuge Teile, die einander ähnlich sind, gleichzeitig herstellen, werden bei der zweiten Art von Werkzeugen, den Tandemwerkzeugen, Teile in verschiedenen Stufen hergestellt.
In welchen Bereichen ist das Stapelgießen sinnvoll?
Fast alle Arten von Herstellern wie Automobil-, Verpackungs-, Medizin- und Elektronikhersteller und andere.
Wie verbessert die Heißkanaltechnik das Etagengießen?
Es reduziert die Materialverschwendung und die ordnungsgemäße Fertigstellung von Wandhohlräumen.
Sind Etagenwerkzeuge teuer?
Ihre Kosten sind zunächst höher als die anderer Maschinen, aber die Produktionseffizienz ist viel höher.