GID-Spritzgießen mit Kohlendioxid

Das von Linde und Maximator entwickelte System ›PLASTINUM GIM C‹ zum Einsatz von Kohlendioxid (CO2) beim Spritzgießen mit Gas-Innendruck-Technik (GID) kommt erstmals in der Serienproduktion zum Einsatz.

PLASTINUM GIM C ist das Ergebnis der aktuellen gemeinsamen Entwicklungsarbeit von Linde und dem Hochdruckspezialisten Maximator. Beide Unternehmen verbindet eine exklusive Technologiepartnerschaft im Bereich Kunststoffanwendungen. Kern der neuen, zum Patent angemeldeten Technologie ist ein Kohlendioxid-Verdichter-Regelmodul zur exakten Druckregelung direkt an der Maschine. Zudem zeichnet sich das System durch Kohlendioxid-spezifische Injektoren aus.

Die Anpassungen liegen dabei im Detail, sodass die Umstellung einer bestehenden GIDSpritzgussmaschine von Stickstoff auf Kohlendioxid mit geringen Anpassungen an den Injektoren und ohne Änderungen an der Werkzeuggeometrie möglich war. Die Prozessumstellung inklusive Versuche und Optimierungen konnte so innerhalb von nur vier Wochen bei Engel in Sinsheim realisiert werden. Die Kohlendioxid-Versorgung erfolgt dabei flexibel aus Flaschenbündeln.

Die Gas-Innendruck-Technik (GID) bewährt sich vor allem bei dickwandigen Bauteilen, komplexen Konturen und glänzenden Oberflächen. Bei dieser Technik wird ein Gas unter hohem Druck in die Kunststoffschmelze injiziert, um einen definierten Hohlraum im Spritzgussteil oder eines bestimmten Bereichs des Teils zu erzeugen. Dabei wird herkömmlicherweise Stickstoff (N2) eingesetzt. Die Anwender der Gas-Innendruck-Technik mit Stickstoff müssen in der Regel mit langen Zykluszeiten leben, da der Stickstoff nur unwesentlich zur Kühlung beiträgt und damit das Formteil praktisch nur von außen gekühlt wird. Die seit einigen Jahren angebotene Wasser-Innendruck-Technik konnte sich – trotz kürzerer Zykluszeiten – nur in einigen Nischen durchsetzen, da der Prozess komplexer und die erforderliche Hardware deutlich teurer ist und bei oft unvermeidbaren Leckagen zu Produktionsausfällen bzw. höheren Ausschussquoten führt.

Vor dem Hintergrund immer höherer Effizienzanforderungen ist das neu entwickelte Verfahren mit Kohlendioxid (CO2) hochinteressant: CO2 besitzt ein wesentlich größeres Kühlvermögen als Stickstoff. Die Gründe dafür sind die deutlich höhere Dichte und höhere spezifische Wärmekapazität sowie die hohe Expansionskälte beim Druckabbau am Zyklusende. Das Bauteil kühlt dadurch deutlich schneller ab. Die Kohlendioxid-Technologie erfordert neben der passenden Kohlendioxid-Versorgung CO2- geeignete Druckregelmodule sowie für CO2 optimierte Gasinjektoren. Um die tatsächlichen Potenziale von Kohlendioxid in der GID auszuloten, entwickelten Linde und Maximator eine Pilotanlage.

Auf dieser wurden bei der Firma Engel umfangreiche Praxisversuche unter Realbedingungen durchgeführt. Im direkten Vergleich zwischen Kohlendioxid und Stickstoff zeigte sich dabei: Das Ergebnis ist qualitativ unverändert hochwertig, die Zykluszeit jedoch um rund 36 Prozent kürzer. Seit Sommer 2015 kommt das System PLASTINUM GIM C zum Einsatz von Kohlendioxid beim Spritzgießen mit GID erstmals in der Serienproduktion zum Einsatz. Nach den durchweg positiven Erfahrungen mit der Technologie plant das Unternehmen bereits ein Nachfolgeprojekt mit CO2, das Maximator und Linde aktuell umsetzen.

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