GITBlow I und II

Zusammenschluss zweier Verfahren zur Herstellung extrem dünnwandiger Funktionselemente

Im Bereich der Spritzgießsonderverfahren hat sich die Gasinjektionstechnik (GIT) in den letzten Jahren zu einem verbreiteten Großserienverfahren entwickelt, mit dem kunststofftypische Schwindungseffekte reduziert und die sichtbaren Oberflächen sowie Maßhaltigkeit der Bauteile verbessert werden konnten. Jedoch stößt das Verfahren, bei der Forderung nach Funktionshohlräumen mit großem Volumen bzw. großen Querschnitten an seine Grenzen, da die Querschnittsfläche der Gasblase nicht beliebig groß herstellbar ist. Je nach Geometrie des Gasführungskanals kann eine bestimmte Restwanddicke des Standard-GIT-Formteils nicht unterschritten werden.
Um die Kosten zur Herstellung von Kunststoffartikeln zu senken, ergeben sich zwei Ziele für den Kunststoffverarbeiter:

  • Zum einen durch möglichst geringe Wanddicken die Kühlzeit und den Materialverbrauch zu reduzieren,
  • zum anderen die Prozesskette zur Herstellung eines Bauteiles oder einer Baugruppe zu verkürzen.

Aus dieser Problematik heraus entstand die Idee, die GIT mit einem Aufblasverfahren zu kombinieren, um komplex geformte Kunststoffteile mit einem Hohlraum großen Querschnitts und geringer Wanddicke herstellen zu können. Das sogenannte GITBlow- Verfahren erzeugt durch die Vergrößerung der Werkzeugkavität und einer im Anschluss erfolgenden zweiten Gasinjektion Wanddicken, die sich weit unter der Restwanddicke eines Standard-GIT-Formteils befinden.

Bild 1: Maximale Gaskanalquerschnitte und minimale Wanddicken GIT-Blow Verfahren

Für das Aufblasen der Formteile ist es wichtig, dass sich die Formteiltemperatur im thermoelastischen bzw. thermoplastischen Bereich befindet. Dieser Zustand wird durch zwei Prozessvarianten erreicht.
Bei dem sogenannten Direktverfahren erfolgt eine Ausnutzung der vorhandenen Restwärme im geschlossenen Werkzeug. Durch eine wesentliche Vergrößerung der Kavität und einem erneuten Aufbringen des Gasdruckes wird das noch warme Standard-GIT-Formteil zu einem extrem dünnwandigen Funktionskanal verstreckt.

Bild 2: Beispielanwendung von GIT-Blow

Beim 2-Stufen-Verfahren erfolgt die Vergrößerung der Kavität durch ein Umsetzen des Formteils in eine zweite vergrößerte Kavität. Das 2-Stufen-Verfahren zeichnet sich im wesentlichen durch die größere Variationsmöglichkeiten bezüglich der zu erreichenden Geometrien aus.

Bild 3: GIT-Blow Prototypen

Der Zusammenschluss der GIT mit einem Aufblasverfahren ermöglicht die Herstellung von Funktionselementen, die mit dem jeweiligen Einzelverfahren nicht oder nur mit hohem Aufwand herstellbar wären. Die Vorteile des GITBlow-Verfahrens lassen sich wie folgt zusammenfassen:

  • großer Hohlraumquerschnitt
  • gleichmäßige Verteilung der (geringen) Restwanddicke
  • Extrem dünnwandige Funktionskanäle
  • Anbindung an filigrane Bereiche
  • Herstellung komplexer Geometrien, die mit der Kernzugtechnik nicht möglich sind
  • Breites Anwendungsspektrum


Dem Folgenden Dokument können Sie:

  • den grundsätzlichen Verfahrensablauf (1– und 2-Stufen-Prozess),
  • Darstellungen von bisher umgesetzten Prototypenbauteilen und die damit verbundenen Vorteile,
  • zu verarbeitende Materialien,
  • ein Beispiel zur Effizienzsteigerung sowie
  • die spezifischen Vorteile der Anwendung

entnehmen.

Initiates file downloadAktuelle Kurzpräsentation zum Verfahren GITBlow (PDF 944KB) 


Neben den verfahrenstechnischen Aspekten müssen aber auch neue Lösungsansätze für die Spritzgießmaschinen- und Werkzeugauslegung gefunden werden. Aus diesem Grund bietet die 3 Pi Consulting & Management GmbH ein Firmengemeinschaftsprojekt mit dem Schwerpunkt der Werkzeugauslegung für interessierte Firmen aus den Bereichen Werkzeugbau und Spritzgießmaschinenherstellung an.

GITBlow-Prozess mit variabler Werkzeugtemperiermethode

Gegenstand dieses Vorhabens ist die Weiterentwicklung des Spritzgießsonderverfahrens GITBlow, welches die Kombination der Gasinjektionstechnik (GIT) mit einem anschließenden Aufblasprozess (Blow) darstellt. Es handelt sich dabei um ein sehr junges Verfahren mit dem bereits Prototypenbauteile hergestellt werden konnten, die sich durch einen großen Hohlraumquerschnitt und extrem dünnen Restwanddicken mit gleichzeitigem angebundenen filigranen dünnwandigen Bereich auszeichnen (Funktionsintegration). Bei allen Prototypengeometrien tritt jedoch das Problem auf, dass die Restwanddicken der Aufblasgeometrien entlang und quer zur Aufblasgeometrie stark schwanken und nur in sehr engen Grenzen bis gar nicht gesteuert werden können. Ziel dieses Vorhabens ist es deshalb, durch eine gezielte Spritzgießwerkzeugtemperierung die Qualität der Aufblasformteile entscheidend zu verbessern. Durch den Einsatz einer variothermen Werkzeugtemperierungsmethode soll die Temperaturverteilung im Bauteil vor dem Aufblasprozess gesteuert werden. Als wesentliche Innovation sollen Bauteile mit einem nahezu konstanten Restwanddickenverlauf hergestellt werden. Anhand einer einfachen Grundgeometrie sollen zunächst die grundlegenden Mechanismen einer Werkzeugtemperierung auf den Aufblasprozess untersucht werden. Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse und der Forderungen aus dem Markt, die über eine Bauteilanalyse ermittelt werden, sollen für beide GITBlow-Varianten Prototypenbauteile entwickelt und umgesetzt werden. Die Möglichkeiten der variothermen Temperiermethoden soll dabei genutzt und bewertet werden.

Bild 1: Versteckungsverhältnisse und ihre Aufblasgeometriewanddickenverteilung

Die Umsetzung des Forschungs- und Entwicklungsprojektes „GITBlow - Prozess mit variabler Werkzeug- 
temperierung“ wird aus Mitteln der Europäischen Union, den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und aus Mitteln des Landes Nordrhein-Westfalen finanziell ermöglicht. Die finanzielle Förderung des Projektes unterstützt somit die Investition in unsere Zukunft und den damit verbundenen gemeinschaftlichen Mehrwert für die Europäische und regionale Wirtschaft.

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