TurbuStruk: Reduzierung der Kühlzeiten durch turbulente Strömung in strukturierten Kühlkanälen von Spritzgiesswerkzeugen

Mit etwa 50 % macht die Kühlzeit den größten Anteil an der Zykluszeit im Spritzgießprozess aus. Deshalb ist es besonders für die Wirtschaftlichkeit von großem Interesse, die Zeit so kurz wie möglich zu halten und dabei die Bauteilqualität nicht zu reduzieren. Ein Ansatz ist die Erzeugung von turbulenter Strömung in den Kühlkanälen eines Spritzgießwerkzeuges, da diese im Vergleich zur laminaren Strömungen einen besseren Wärmeübergangskoeffizienten besitzt. Aus diesem Grund sollen in diesem Projekt mithilfe von Strukturen in den Kühlkanälen eines Spritzgießwerkzeuges turbulente Strömung erzeugt und die Auswirkungen auf die Kühlzeiten untersucht werden.

Kühlkanalstrukturen sollen zukünftig für effizientere Werkzeuge und für eine genauere sowie schnellere Prozessführung im Spritzgießbereich sorgen.

Im Rahmen der Richtlinie „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“, kurz ZIM-Richtlinie, arbeiten die Konstruktionsbüro Hein GmbH (KB Hein), das IfW – Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen und das IKK – Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik, beides Institute der Leibniz Universität, gemeinsam an dieser Entwicklung.

Innerhalb des zweijährigen Projektes mit dem Titel „Strukturierung der Temperierkanäle von Spritzgießwerkzeugen zur Erzeugung beständig wirkender, turbulenter Strömungen mit verbessertem Wärmeübergang“ (TurbuStruk) werden im ersten Schritt die Kühlkanalstrukturen entwickelt. Im zweiten Schritt werden sie an einem Versuchsmodell auf ihre Wirksamkeit im Hinblick auf den Wärmeübergang analysiert, um dann im dritten Schritt die effizientesten Strukturen auf reale Spritzgießprozesse mit verschiedenen Kunststoffen zu übertragen. Dabei stehen die Werkzeuginnentemperaturen, die minimalen Zykluszeiten und die resultierenden Bauteilqualitäten im Vordergrund.

Der durch das KB Hein in Zusammenarbeit mit dem IFW und IKK zu entwickelnde und zu konstruierende Versuchsstand wird die Anschlussmöglichkeit der Halbkanäle an ein Temperiersystem umfassen.

Erste vom KB Hein durchgeführte simulative Voruntersuchungen zur Turbulenzgenerierung durch Kanalstrukturen zeigen die generelle Möglichkeit der Erzeugung von Turbulenzen durch Strukturgeometrien.

Ansprechpartner

Felix Mehrens
mehrens@ikk.uni-hannover.de
+49 511 762 13398