2K-Spritzgussherstellung: Kundenspezifische Kunststoffschüssel für Wedgwood

Projekthintergrund: Angesichts der fortschreitenden globalen Umweltpolitik hat sich wiederverwendbares Geschirr aus lebensmittelechtem PP-Kunststoff zu einem wichtigen Entwicklungszweig der Gastronomiegeschirrindustrie entwickelt. Lebensmittelechter PP-Kunststoff (Polypropylen, Recyclingcode 5) ist ein sicheres Material, das häufig für wiederverwendbares Geschirr verwendet wird. Er ist ungiftig und geruchlos, hitzebeständig bis 120 °C, kann wiederholt erhitzt werden, ohne sich zu verformen, und ist frei von Bisphenol A. Er besitzt stabile chemische Eigenschaften und reagiert nur geringfügig mit Lebensmitteln. Nach entsprechender Zertifizierung ist er für den Langzeitkontakt mit Lebensmitteln geeignet. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Herstellung eines Spritzgussformensatzes für die Geschirrproduktion eines Gastronomieunternehmens, um dessen Bedarf an großvolumiger und umweltfreundlicher Produktion zu decken. Projektziele: 1. Entwicklung eines Formgrundkörpers mit drei austauschbaren Kernen zur Herstellung von drei verschiedenen Schüsselgrößen, wodurch die Projektkosten für den Kunden effektiv gesenkt werden. 2. Optimierung der Formstruktur zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Wandstärke (± 0,05 mm) und Vermeidung von Verformungen oder Schrumpfungsfehlern. 3. Anpassung an die Eigenschaften des PP-Materials (leichtes Schrumpfen), Optimierung des Heißkanalsystems und des Kühlsystems. 4. Die Werkzeugstandzeit beträgt über 1 Million Zyklen und erfüllt somit die langfristigen Produktionsanforderungen des Kunden.

Projektentwicklungsprozess 1. Produktanalyse und Werkzeugplanung - Produktabbildung: Erstellung von CAD-Modellen dreier Schalen mittels 3D-Scanning-Technologie und Kennzeichnung wichtiger Abmessungen wie Durchmesser, Höhe und Wandstärketoleranzen. - Anpassung der Materialeigenschaften: PP hat einen engen Schmelztemperaturbereich (170–230 °C). Daher ist ein unabhängiges, temperaturgeregeltes Heißkanalsystem erforderlich, um lokale Überhitzung oder unzureichende Werkzeugfüllung zu vermeiden. - Auswahl des Werkzeugrahmens: Ein Standard-HASCO-Werkzeugrahmen gewährleistet die Stabilität der Werkzeuginstallation. 2. Werkzeugkonstruktion - Trennflächengestaltung: Die Trennfläche zwischen Schalenboden und Korpus dient als Trennfläche, um das Entformen zu vereinfachen. - Gießsystem: * Kanonendüse R-Winkel: R15,5, Anschluss an die Spritzgießmaschine. *Heißkanalsystem: MOLDMASTERS (Kanada). *Anguss: Ein Ventilanguss mittig am Produktboden, um Schweißspuren auf der Oberfläche zu vermeiden. - Kühlsystem: Ein kreisförmiger Kühlwasserkanal mit 8 mm Durchmesser umgibt den Formhohlraum und reduziert die Kühlzeit auf 10 Sekunden. - Entformungsmechanismus: Druckblock und Luftausstoß gewährleisten ein reibungsloses Entformen.

Projektdurchführung und -validierung 1. Werkzeugherstellung – Die Kavitäts- und Kerneinsätze bestehen aus 1.2343ESU-Stahl mit einer Härte von HRC 48–50 und gewährleisten Verschleiß-, Polier- und Korrosionsbeständigkeit. – Präzisionsbearbeitung im Bearbeitungszentrum, Oberflächenrauheit Ra ≤ 0,4 μm, Toleranz ± 0,01 mm. – Das Heißkanalsystem verfügt über eine unabhängige Temperaturregelung der Heizzone mit einer Temperaturdifferenz von ± 2 °C. 2. T1-Probeformung und Problemlösung – Problem 1: Bei der ersten Probeformung traten Gaseinschlüsse in den Kunststoffprodukten auf. *Lösung: Das Problem wurde durch das Hinzufügen eines Luftkanals in das Werkzeug und die Optimierung der Einspritzparameter effektiv behoben. 3. Kontinuierliche Produktion über 8 Stunden und Berechnung der Fehlerrate: -Größenabweichung: 0% -Oberflächenfehler: 0,1% -Entformungsschwierigkeiten: 0% -Produktionseffizienz: Ein Formzyklus von 20 Sekunden, mit einer Tagesleistung von 4000 Stück.

Projekterfolge: 1. Technische Kennzahlen – Werkzeuglebensdauer: 1,05 Millionen Zyklen (Ziel um 1 Million Zyklen übertroffen). – Produktqualifizierungsrate: 99,65 % (Kundenanforderung ≥ 99 %). – Materialausnutzungsgrad: 92 % (85 % bei herkömmlichen Werkzeugen). 2. Wirtschaftliche Vorteile – Die Kosten pro Stück wurden um 20 % gesenkt (dank optimierter Werkzeugkonstruktion und effizientem Kühlsystem). – Die jährliche Produktionskapazität des Kunden wurde auf 1 Million Stück erhöht, um die Marktnachfrage zu decken. 3. Umweltvorteile – Reduzierung des PP-Materialabfalls um 15 %, im Einklang mit den ESG-Zielen des Unternehmens.

Erfahrungsbericht: 1. Optimierung des PP-Materials: - Strenge Kontrolle der Schmelz- und Werkzeugtemperatur. - Einsatz eines hochpräzisen, temperaturgeregelten Heißkanalsystems zur Vermeidung unzureichender Werkzeugfüllung. 2. Optimierung des Werkzeugdesigns: - Erhöhung der Anzahl der Kühlwasserkanäle zur weiteren Verkürzung des Spritzgießzyklus. - Test des Designs anhand mehrerer Modelle im Rahmen einer ersten Probeprüfung zur Verbesserung der Werkzeugausnutzung. 3. Kundenfeedback: - Die hohe Stabilität des Werkzeugs reduziert die Wartungszeiten der Spritzgießmaschine. - Die Kunststoffschalen sind EU-zertifiziert.

Anhang 1. Abbildung der Werkzeugstruktur (Abbildung 1: Werkzeugmontage; Abbildung 2: fertiges Werkzeug; Abbildung 3: Kunststoffschüssel). 2. Tabelle der Maschinenparameter (Einspritzdruck, Nachdruckzeit, Kühlzeit usw.). 3. Abnahmebericht des Kunden (KMG-Prüfung der Werkzeugeinsätze). Fazit: Dieses Projekt hat das technische Problem des PP-Spritzgießens durch Optimierung der Werkzeugstruktur und der Prozessparameter erfolgreich gelöst. Es bietet eine zuverlässige Lösung für die Großserienproduktion von Geschirrschalen und generiert erhebliche wirtschaftliche und ökologische Vorteile für das Unternehmen.