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Spritzguss-Dilemmata: Heiß- oder Kaltkanal?

Ein Angusskanal bezieht sich auf einen in die Form geschnittenen Kanal, der das Fließen des geschmolzenen Kunststoffs von der Düse in die Kavität unterstützt. Beim Spritzgießen spielt der Angusskanal eine bedeutende Rolle, da er direkten Einfluss auf Formdruckfüllung, Schmelztemperatur, Materialschwindung und Eigenspannungsummantelung hat. Aus diesen Gründen nimmt die Auswahl eines Läufers einen erheblichen Teil des Prozesses ein. In der Zwischenzeit können Läufer je nach ihrer Form in verschiedene Typen eingeteilt werden. Normalerweise ist die Form des Läufers parabolisch, trapezförmig, halbrund, breit trapezförmig und viertelrund.

 

 

Heißkanalsysteme

 

Ein Heißkanalsystem besteht aus zwei Platten, die mit einem Verteilersystem beheizt werden, um eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten, die zum Einspritzen des geschmolzenen Materials in die Formhohlräume verwendet wird. Es gibt mehrere Kategorien von Heißkanalsystemen, die in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: intern beheizte (für eine bessere Strömungskontrolle geeignet) und extern beheizte (ideal für wärmeempfindliche Polymere) Kanalsysteme.  

 

Wo und wann ist das Heißkanalsystem anwendbar?

 

Die wichtigsten Anwendungen von Heißkanalsystemen finden sich in der Kunststoffspritzgussindustrie, direkt oder indirekt in Verbindung mit der Automobilindustrie (Innenausbau), der Luftfahrtindustrie, der Spielzeugindustrie sowie der Medizin- und Gesundheitsindustrie. Das Heißkanalsystem wird von Werkzeugherstellern in den USA, China und Ländern in Europa verwendet und könnte einen Herstellungsprozesszyklus schaffen, der die Gesamtproduktionsqualität verbessert und die Herstellungszeit verkürzt.

 

Das Heißkanalsystem kommt nur dann zum Einsatz, wenn eine Massenproduktion mit hoher Qualität erforderlich ist; es ist teuer, und die Abfallreduzierung ist erheblich, da keine Angüsse und Angussabfälle entstehen. Neben einer kürzeren Zykluszeit bietet es auch einen ausgewogenen Schmelzefluss und einen leicht zu startenden Mechanismus. Außerdem gibt es weniger Einfallstellen und unterfüllte Teile, wenn Kunststoff durchfließt.  

 

Bedingungen und benötigte Ausrüstung  

 

Was die Bedingungen für Heißkanalsysteme anbelangt, sollten die Temperatur und der Druck des Kanals notiert und eingehalten werden. Und hier sind die Geräte oder Teile, die für den Heißkanal benötigt werden:  

 

  • Einlass: Während des Gießprozesses gelangt das Harz durch den Einlass in den Spritzgussprozess.

  • Verteiler: Geschmolzenes Harz tritt in die beheizte Düse ein, um in den Formhohlraum eingespritzt zu werden, während es durch den Verteiler strömt.  

  • Düsen: Heißkanaldüsen dienen als Verbindung zur Kavität. Sie werden für jedes neue Projekt individuell konzipiert, was die Kosten enorm in die Höhe treiben kann. Ebenso münden sie entweder in einen Unterkanal, der die Kavität auslöst, oder direkt in das Teil.

  • Heißkanäle: Heißkanäle transportieren flüssigen Kunststoff aus Düsen in die Formkavitäten.

  • Positionierungsring: Bezieht sich auf den Ring, dessen Einstellung unter Berücksichtigung der Platzierung der Spritzgussform entschieden wird. Darüber hinaus ist er auch für die Ausrichtung aller Düsen aneinander verantwortlich.

  • Heiztechnik: Die Heiztechnik wird als ein Heißkanalsystem als Ganzes beschrieben. Jeder Läufer besitzt die Fähigkeit, Temperatur- und Heizsysteme zu verwalten, um die beste Leistung und Kosten zu gewährleisten. 

 
 
Hot runner nozzle

Kaltkanalsysteme

 

Kaltkanal besteht aus zwei oder drei Platten, die sich im Boden der Form befinden. Der geschmolzene Rohstoff wird aus einer Düse durch den Anguss in die Form eingespritzt und füllt das Angussnetz. Später führt dieses Kanalnetz die Schmelze in die Kavitäten des Werkzeugs. Kaltkanäle sind im Gegensatz zu Heißkanälen unbeheizt und verteilen den flüssigen Kunststoff in die einzelnen Formkavitäten.

 

Wo und wann ist das Kaltkanalsystem anwendbar?

 

Normalerweise kann das Endprodukt sowohl mit dem Kalt- als auch mit dem Heißkanalsystem hergestellt werden. Dennoch ist es möglicherweise nicht wirtschaftlich oder geeignet, einen Heißkanal durch einen Kaltkanal oder einen Kaltkanal durch ein Heißkanalsystem zu ersetzen. Der Kaltkanal ist beispielsweise kostengünstiger als das Heißkanalsystem, aber die Vorlaufzeit bis zum Endprodukt ist länger.  

 

Ebenso ist der Kaltkanal der am besten geeignete Ansatz für Designoptionen und eine flexible Angussposition. Das Kaltkanalsystem trägt zwar zu seinen Vorteilen bei, weist jedoch geringere thermische Schwankungen auf, da es keine Regler, Heizungen und Thermoelemente zur Steuerung des Prozesses benötigt.  

 

Bedingungen und benötigte Ausrüstung  

 

Das Kaltkanalsystem ist eine geeignete Wahl für die geringe Produktion von Produkten. Der Zustand hängt jedoch von den Umständen wie Rohstoff, Produktdesign und gewünschter Qualität ab. Wenn es um Ausrüstung oder Teile des Kaltkanalsystems geht, besteht es normalerweise aus den folgenden drei Komponenten:  

 

1. Anguss: Dies ist ein Kanal, durch den das geschmolzene Material in die Form gelangen kann. Die Angussbuchse ist der Ort, an dem die Düse der Form den geschmolzenen Kunststoff in Richtung der Kavität spritzt.

 

2. Kaltkanal: Bezieht sich auf einen unbeheizten Kanal, der das geschmolzene Material vom Anguss zum Anguss der Kavität leitet. Der Kaltkanal kühlt auch die verschiedenen Segmente des Werkzeugsystems wie Anguss, Anguss und das Formteil selbst.

 

3. Anguss: Anguss ist eine schmale und kleine Kreuzung zwischen der Formkavität und dem Hauptkanal. Der Anguss ist der Punkt, an dem geschmolzenes Material in die Kavität eintritt. Es gibt auch Trimm-, Kühl-/Kühl- und Dosiermischer, um verschiedene Parameter in einem Kaltkanalsystem zu steuern.

 

4. Platten: Bei diesem Kaltkanalsystem werden zwei oder drei Platten im Werkzeug angesteuert. Das Zweiplattensystem ist einfacher zu verwenden und erfordert ein Einspritzsystem, um das Teil aus der Form zu entfernen. Bei einem Dreiplattensystem arbeitet die Kufe auf einer separaten Platte, die unabhängig von der Kufe ausgeworfen werden kann.

 
 
 
Cold runners for injection molding
 
 
 

Heiß- oder Kaltkanal: Wie treffe ich eine Wahl?

 

Sowohl Heiß- als auch Kaltkanäle sind geeignet, jedoch sollte der Bedarf berücksichtigt werden. Wenn Hersteller beispielsweise die Durchlaufzeit verkürzen und gleichzeitig eine vernünftige Qualität sicherstellen möchten, ist ein Heißkanal die beste Wahl. Auf der anderen Seite, wenn die Vorlaufzeit kein Problem darstellt und die Hersteller extreme Qualität verlangen, ist es besser, ein Kaltkanalsystem zu verwenden.

 

Entsprechend kommt bei geringem Kapitaleinsatz der Kaltkanal in Frage, da sonst der Heißkanal teuer ist. Darüber hinaus sind Kaltkanäle eine perfekte Option für kleine Produktionsmengen, beispielsweise im Prototypenbau. Umgekehrt sind Heißkanäle bei mittleren bis hohen Produktionsmengen im Allgemeinen finanziell versierter.

Vorteile von Heißkanälen gegenüber Kaltkanälen

 

Heißkanalsysteme haben gegenüber Kaltkanalsystemen viele Vorteile, darunter:  

 

1. Kürzere Zykluszeit  

 

Die Zykluszeit ist bei Heißkanälen ein entscheidendes Pluspunkt gegenüber dem Kaltkanalsystem. Die Wandstärke des Teils oder Angusskanals bestimmt seine Kühlzeit. Selbst optimierte Kaltkanäle besitzen 50 bis 100 % mehr Zykluszeit als Heißkanäle. Folglich können Heißkanäle aufgrund der reduzierten Zykluszeit die Produktionsrate verbessern.  

 

2. Verbesserte Effizienz des Formsystems  

 

Ein Heißkanalwerkzeug ist einfacher zu starten, da nicht nach jedem unterfüllten Schuss verhärtete oder erstarrte Angusskanäle entnommen werden müssen. Das Werkzeug ist voll funktionsfähig, wenn die Betriebstemperatur erreicht ist. Darüber hinaus können niedrigere Einspritzdrücke verwendet werden, wodurch die Durchbiegung von Werkzeug und Platte reduziert und der durch die Bewegung von Werkzeugkomponenten ausgelöste Grat minimiert wird.  

 

3. Weniger Energie- und Materialverschwendung  

 

Der Abfall im Heißkanalsystem ist viel geringer als im Kaltkanalsystem. Je nach Produktdesign kann der Kaltkanal 50 bis 250 % des Formteilgewichts ausmachen, mit einer geringen Nachschleifmöglichkeit von 15 %. Darüber hinaus ist das Nachschleifen ein zusätzlicher Schritt, der die mechanischen Eigenschaften des Materials reduzieren und den Energieverbrauch bei Kaltkanälen erhöhen kann.

 

Vorteile von Kaltkanälen gegenüber Heißkanälen

 

Auch das Kaltkanalsystem hat seine prozessbedingten Vorteile. Hier einige Vorteile des Kaltkanalsystems im Vergleich zum Heißkanalsystem.

 

1. Verwendbar mit einer Vielzahl von Polymeren  

 

Heißkanalsysteme sind normalerweise anfällig für die Arbeit mit einer Vielzahl von Polymeren. Dagegen haben Kaltkanalsysteme hier einen hervorragenden Vorsprung. Wärmeempfindliche Polymere sind im Heißkanalsystem sehr schwer zu handhaben und das Produkt verformt sich höchstwahrscheinlich. Bei Kaltkanälen sind wärmeempfindliche Polymere und Polymere mit verschiedenen chemischen Eigenschaften bequem zu verwenden.  

 

2. Kostengünstig in der Wartung und Herstellung

 

Verglichen mit den erforderlichen Ausrüstungskosten des Heißkanalsystems hat das Kaltkanalsystem hier einen deutlichen Vorteil. Aufgrund preiswerter Teile und Ausrüstung sind die Gesamtkosten für diese Läufer gering. Darüber hinaus sind auch die Wartungskosten gering, da die Raten der Komponenten oder Ausrüstung angemessen sind und keine Notwendigkeit besteht, mit Temperaturschwankungen umzugehen.

 

3. Vereinfachtes Design

 

Technisch ist das Heißkanalsystem komplexer und schwieriger zu verstehen als das Kaltkanalsystem. Die Komponenten von Kaltkanalsystemen sind einfach aufgebaut, so dass es einfach ist, mit Kaltkanalsystemen statt mit Heißkanalsystemen zu arbeiten.

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Abschluss

 

Der Kunststoffspritzguss ist eine führende Kraft, um die Weltwirtschaften zu ihrem Höhepunkt zu führen. Es gibt kaum eine Branche, in der der Kunststoffspritzguss nicht eingesetzt wird. Gleichzeitig ist Kunststoff obligatorisch, sei es im Gesundheitswesen, in Nahverkehrsprojekten, in der Luftfahrtindustrie, in Spielzeugfabriken oder in der Automobilindustrie.

 

Das Kunststoffspritzgießen ist jedoch ein komplizierter Prozess, an dem sowohl das Heiß- als auch das Kaltkanalsystem beteiligt sind. Heißkanalsysteme haben in ihrer Anwendung unglaublichere und attraktivere Vorteile als Kaltkanalsysteme. Aber in manchen Fällen scheinen Kaltkanalsysteme die einzige Lösung des Problems zu sein. Kurzum, beide Ansätze haben in ihren jeweiligen Bereichen ihre Bedeutung, und es hängt nun von den Anforderungen ab, ob der Heißkanal geeignet oder kalt die bessere Option ist.

 

 

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