Wie man ein Gleichgewicht zwischen „Hoher Effizienz“ und „Stabilität“ in einer 24-Hohl-PET-Vorformform erreicht

— Ein Bericht über ein Serienproduktionsprojekt für 1,5-Liter-Mineralwasser-Vorformen einer bestimmten Marke

Letzten Monat haben wir eine 24-Hohlraum-PET-Vorformform an ein großes Getränkeverpackungsunternehmen in Ostchina ausgeliefert und sie mit unserer Hochgeschwindigkeits-Spritzgießmaschine kombiniert. Mittlerweile wurde eine stabile Serienproduktion von über einer Million Vorformen pro Tag erreicht. Dieses Projekt ist typisch, und einige der aufgetretenen und gelösten Probleme verdienen es, zur Diskussion gestellt und geteilt zu werden.

I. Kernanforderungen des Kunden: Nicht nur „mehrere Hohlraum“, sondern „jeder Hohlraum ist identisch“

Die Anforderungen des Kunden waren sehr klar:

1. Maximale Effizienz: Um die enorme Nachfrage nach 1,5-Liter-Wasserflaschen während der Hochsaison zu decken, ist es unerlässlich, die Ausbringung pro Form zu steigern.

2. Absolute Stabilität: Bei 24 Kavitäten führt jede Schwankung (Gewicht, Größe, Unterschiede in der Kristallinität) zu einer Verringerung der Ausbeute beim Spritzgießen und zu häufigen Alarmmeldungen bei der Online-Überwachung – was für die Produktionslinie unannehmbar ist.

3. Steuerbare Kosten: Unter Gewährleistung der ersten beiden Anforderungen muss die Wartung bequem sein und die Werkzeuglebensdauer lang sein.

Einfach ausgedrückt: Was sie benötigten, war nicht einfach nur ein 24-Kavitäten-Werkzeug, das „funktioniert“, sondern 24 „identische“ Kavitäten, die „synchron und stabil“ arbeiten.

II. Unsere Lösung: Erreichen des „Gleichgewichts“ in jedem Detail

Angesichts der klassischen Herausforderungen durch große Fließlängenunterschiede und ungleichmäßige Wärmeverteilung bei 24 Kavitäten haben wir gemeinsam mit dem Werkzeugbau-Team mehrere zentrale Konstruktionsentscheidungen getroffen:

1. Heißkanalsystem: Auswahl und Anordnung sind die Lebensader

• Einsatz eines „Mehrpunkt-Ventilstift- + gleichzeitiges Öffnen der Heißdüsen“-Systems. Diese Entscheidung war entscheidend. Im Vergleich zu Einpunkt-Ventilstiften stellt dieses System sicher, dass die Schmelze alle Kavitäten gleichzeitig und mit konsistenterem Druck und Temperatur füllt, wodurch Unterschiede aufgrund variierender Füllsequenzen grundlegend reduziert werden.

• Geschichtete und zonale präzise Temperaturregelung. Die Heißkanalplatte ist in unabhängige Temperaturregelzonen unterteilt, um eine Temperaturkompensation für „schwächere“ Kanäle, die weiter vom Hauptanschluss entfernt liegen, bereitzustellen und so einen konsistenten Schmelzzustand an jeder Düsent Spitze zu gewährleisten.

2. Kühlsystem: „Konformes Kühlen“ und effiziente Anordnung

• Kühlung ist das Kernstück einer Vorformenform. Wir verwendeten einen Formkern aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und gestalteten einen internen spiralförmigen turbulenten Kühlkanal, um sicherzustellen, dass jede Vorform schnell und gleichmäßig gekühlt wird. Eine ungleichmäßige Kühlung führt unmittelbar zu Unterschieden bei der Vorformenschrumpfung und -kristallinität.

• Das Layout des Kühlwasserkanales wurde wiederholt mittels Spritzgießstrom-Analyse optimiert, um sicherzustellen, dass die Abweichung der Kühlleistung bei den 24 Kavitäten innerhalb von 5 % bleibt.

3. Werkzeugaufbau und Präzision: Gewährleistung von Steifigkeit und Feinjustierung

• Großformatiges Werkzeugplattendesign mit extrem hoher Steifigkeit. Der durch die 24 Kavitäten verursachte hohe Einspritzdruck erfordert eine außerordentlich hohe Verformungsbeständigkeit der Werkzeugplatte – dies ist die Grundlage für langfristige Stabilität.

• Schlüsselkomponenten (wie Werkzeugeinsätze und Kavitäten) bestehen aus importiertem hochharten Stahl und werden sämtlich in einer temperaturgeregelten Werkstatt präzisionsbearbeitet, um die Konsistenz der Kavitäten zu gewährleisten.

• Ein einfacher Feinjustiermechanismus ist vorgesehen. In der Versuchs-Spritzgussphase kann das Füllen durch Feinjustierung der Distanzscheiben einzelner Heißkanäle ausgeglichen werden – dies ist entscheidend für die endgültige Kalibrierung von Mehrkavitäten-Werkzeugen.

III. Zusammenarbeit mit Spritzgießmaschinen: „Ein gutes Pferd braucht einen guten Sattel“ Unabhängig davon, wie gut der Werkzeugkasten konstruiert ist, muss er letztlich an der Maschine laufen. Unsere Hochgeschwindigkeitsspritzgießmaschine spielte dabei eine entscheidende Rolle:

• Extrem hohe Einspritzgeschwindigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit: Gewährleistet eine schnelle Füllung der PET-Schmelze unter optimalen Bedingungen und vermeidet so Materialdegradation sowie ungleichmäßige Leistung aufgrund von Scherüberhitzung oder vorzeitigem Abkühlen.

• Stabile Regelung im geschlossenen Regelkreis: Die präzise Steuerung des Einspritzdrucks und des Halte­drucks durch die Maschine stellt die letzte Verteidigungslinie gegen mikroskopische Unterschiede im Werkzeug dar und stellt sicher, dass die Prozessparameter für jedes Werkzeug streng innerhalb eines engen, optimalen Bereichs gehalten werden.

• Kurze Zykluszeit: In Kombination mit einer hochgradig effizienten Kühlform wurden Öffnungs- und Schließzeit der Form sowie die Auswurfzeit bis zum Äußersten optimiert, wodurch eine stabile Zykluszeit von weniger als 11 Sekunden erreicht wird – so wird der Effizienzvorteil der 24-Kavitäten-Form voll ausgeschöpft.

IV. Projektergebnisse und Kundennutzen Nach drei Wochen Versuchsformgebung und Parameteroptimierung wurden die Projektziele erreicht:

• Produktionseffizienz: Die Zykluszeit stabilisierte sich bei 10,8 Sekunden, wodurch eine theoretische tägliche Produktionskapazität von über 1,1 Millionen Vorformlingen erreicht wurde – vollständig im Einklang mit den Kundenanforderungen.

• Produktkonsistenz: Zufällig aus beliebigen Kavitäten entnommene Vorformlinge wiesen eine Gewichtstoleranz von ±0,15 Gramm auf; Mundgröße und Kristallinität erfüllten sämtliche Standards.

• Produktionsstabilität: Eine kontinuierliche 72-Stunden-Produktionsverifikation ergab weder Ausfallzeiten noch Qualitätschwankungen infolge von Werkzeugproblemen; die Ausbeute der Blasformproduktionslinie lag bei über 99,7 %.

V. Erkenntnisse und Reflexionen Dieses Projekt bestätigt erneut ein Prinzip: Der Wettbewerb bei Mehrhohlwerkzeugen beruht nicht auf der „Menge“, sondern auf der „Gleichmäßigkeit“. Es stellt die systemische Integrationsfähigkeit auf die Probe – von der Wahl des Heißkanalsystems über das Kühlkonzept und die Bearbeitungsgenauigkeit bis hin zu den Spritzgießprozessen. Eine Schwäche in irgendeinem Glied dieser Kette wird durch die Zahl 24 exponentiell verstärkt.

Für uns ist die erfolgreiche Auslieferung nicht das Ende. Dieses Werkzeug ist nun in unser Fernüberwachungssystem integriert; sein weiterhin stabiler Betrieb ist die eigentliche Verkörperung des gemeinsamen Werts zwischen uns und unserem Kunden.