Werkstoffe

Die Karriere eines Spritzgieß-Werkzeugs

verläuft in drei Phasen: Planung und Herstellung, Fertigungseinsatz und Instandhaltung sowie Lagerung mit Maßnahmen zur Konservierung und Wiederinbetriebnahme. Dabei führen Mängel am Werkzeug rasch zu hohen Folgekosten bei Fertigung und Lagerung. Es gilt: Gestehungskosten plus sämtliche Kosten des Lebenszyklus bestimmen die Fertigungskosten. Life Cycle Management nennt sich diese Sichtweise.

Ein wesentlicher Funktions- und Kostenaspekt im Lebenszyklus eines Spritzgieß-Werkzeugs sind die Eigenschaften seiner Oberflächen. Die Wahl des Stahls oder – je nach Funktionsgruppe – verschiedener Stähle zielt unter anderem auf die Fähigkeiten der Werkzeugoberflächen. Dabei sind jedoch stets Kompromisse zu schließen zwischen oberflächenbezogenen und anderen Anforderungen. Verzichtet man bei der Wahl der Stähle auf die Erfüllung oberflächenbezogener Ansprüche, so lassen sich Stähle verwenden, die die übrigen herstellungs- und verwendungsspezifischen Anforderungen des Werkzeugs besser und kostengünstiger treffen. Unabhängig davon lassen sich durch funktionsspezifisches Beschichten optimale Eigenschaften der Oberflächen erreichen. Dazu das Beispiel Auswerfersystem: Funktionsspezifisch optimal für alle Elemente des Auswerfersystems ist die Chemisch-Nickel-Bornit Beschichtung (CNB). Diese Schichten werden aus wässrigen Lösungen bei maximal 90°C abgeschieden. Jeder Oberflächenbereich eines zu beschichtenden Teils wird gleichmäßig auf Passmaß (±3%) beschichtet, Kantenaufbau und Einebnung von Strukturen gibt es nicht. Dünnste Auswerferstifte (Ø≥0,8mm) sind beschichtbar; Hülsenauswerfer sind innenbeschichtbar. Berücksichtigt die Werkzeug-Konstruktion das Beschichten als Teilprozess der Herstellung, so haben alle Werkzeugteile nach dem Beschichten die gewünschten Maße und Konturen. Unabhängig davon kann durch Schleifen, Erodieren und Polieren nachgearbeitet werden. Vorteilhaft bei der Werkzeug-Anwendung ist, dass CNB-Schichten bei 600°C dauereinsatzfähig sind. Sie haben einen geringen Reibwert (<0,1) und hervorragende Notlaufeigenschaften. Der Effekt: Kein Fressen von Metall auf Metall. Deutlich geringerer Verschleiß führt aber auch zu längeren Wartungsintervallen und somit zu weniger Wartungen. Überdies lassen sich CNB-Schichten definiert in unterschiedlichen Härten aufbringen. CNB-beschichtete Teile können auch entschichtet werden. Abgenutzte Auswerfer können entschichtet und wieder auf Passmaß beschichtet werden. Weiteren Nutzen gibt es bei der Werkzeug-Lagerung und -Konservierung. Denn hinfällig werden Hilfsstoffe wie Öle, Fette und Wachse, weil CNB-beschichtete Oberflächen nicht rosten. Die Korrosionstreiber Kunststoff, Handschweiß und Luftfeuchtigkeit können einer CNB-beschichteten Oberfläche nichts anhaben. Für die Wiederverwendung eines eingelagerten, Chemisch-Nickel beschichteten Werkzeugs genügt ein kurzer Reinigungsdurchgang. ms

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