Precyzyjnie dozowana różnorodność kolorów

Kunststoffe haben viele Vorteile. Eine davon ist die Tatsache, dass sie jede Farbe erhalten können. Blasse Eierschale, edles Königsblau oder leuchtendes Orange – die Farbvielfalt der Kunststoffteile ist endlos. Der Färbeprozess kann sogar "in letzter Minute" erfolgen, kurz vor dem Spritzgießen des richtigen Teils. Dank des colorDoS-Dosiersystems von HNP Mikrosysteme ist es zudem möglich, in Rekordzeit zwischen Farben zu wechseln. Der FAULHABER-Antrieb spielt eine Schlüsselrolle bei der präzisen Abgabe des flüssigen Farbstoffs mit einer Genauigkeit von einem Mikroliter.
Wie viele spritzgegossene Kunststoffteile habe ich heute gesehen oder berührt? Wer sich diese Frage am Abend gestellt und versucht hat, die genaue Anzahl der Teile zu zählen, wird sehr spät ins Bett gehen. Kunststoffe sind überall zu finden, und das Spritzgießen ist eine vielseitige, wirtschaftliche Produktionsmethode, mit der sie fast jede Form erhalten. Das Rohmaterial, Kunststoffgranulat, wird erhitzt, bis es flüssig wird, und dann in die Form eingespritzt. Einfach die Grate und Laschen entfernen – fertig.
Selbst wenn wir uns entscheiden, die genaue Anzahl der Kunststoffteile nicht zu zählen und darüber nachzudenken, was uns aufgefallen ist, wird die Farbpalette, die wir während des Tages gesehen haben, sicherlich riesig sein. Die Welt der Kunststoffe ist so bunt wie die Welt der Blumen und Schmetterlinge.
Es gibt viele Möglichkeiten, einem neutralen Rohstoff diese optische Vielfalt zu verleihen. Werden gleichfarbige Teile in großen Stückzahlen hergestellt, ist es oft vorzuziehen, das Färben des Rohstoffs Lieferanten von Kunststoffen in der chemischen Industrie zu überlassen. Dann hat das Granulat bereits die Farbe des Endprodukts. In vielen Branchen und Produktbereichen ist Quantität weniger wichtig als flexible und schnelle Reaktion auf Kundenwünsche, auch bei Farben.
Dosierung ist entscheidend
In diesem Fall wird das Verfahren gewählt, dem Granulatstrom direkt bei der Beschickung der Förderschnecke einen flüssigen Farbstoff zuzuführen – die sogenannte Spritzgießmaschinendosierung. Im Zylinder wird das Granulat gleichzeitig erhitzt, gründlich gemischt und mittels einer rotierenden Schnecke in die Form transportiert. Das Dosiersystem ist dafür verantwortlich, dass sich der Farbstoff gleichmäßig im Granulat verteilt. Die Schnecke der Spritzgießmaschine sorgt in Kombination mit dem Aktordruck für eine genaue Durchmischung des Farbstoffs. Eine präzise Dosierung ist entscheidend für die Farbqualität. In diesem Fall können die dosierten Mengen sehr gering sein.
"Wir haben unser kompaktes colorDoS-Dosiersystem speziell für Prozesse entwickelt, bei denen ein schneller Farbwechsel erforderlich ist", erklärt Olaf Lang aus dem technischen Vertrieb von HNP Mikrosysteme in Schwerin. – In einer Injektion können Sie 0,02 bis 100 Gramm Farbstoff dosieren.
Die fortschrittliche HNPM-Technologie sorgt nicht nur für eine sehr präzise Dosierung einzelner Farben, sondern verhindert auch den sogenannten Farbtransfer. Dank der speziellen Konstruktion der Dosierdüse und der Schlaucharmaturen ist es möglich, schnell und reibungslos zwischen verschiedenen Farben zu wechseln, ohne dass eine Reinigung erforderlich ist.
Eine Miniatur-Zahnradpumpe ist für eine genaue Dosierung verantwortlich. Es handelt sich um eine miniaturisierte Gerotorpumpe mit Außen- und Innenlaufrad. Der Innenrotor hat einen Zahn weniger als das äußere Hohlrad. Die in dieser Anordnung gebildeten Kammern haben ein konstantes Volumen Auftrieb. Das Medium wird volumetrisch dosiert. Die Farbstoffmenge kann durch Ändern der Geschwindigkeit bei gleicher Dosierzeit eingestellt werden.
Geschwindigkeit bestimmt Farbe
– Die Farbstoffmenge hängt von der Geschwindigkeit und der Dosierzeit ab", erklärt Olaf Lang. – Je schneller sich die Rotoren drehen, desto mehr Farbstoff wird gleichzeitig eingebracht, so dass die Pumpendrehzahl an die Dosierzeit der Spritzgießmaschine angepasst wird. Die Zykluszeit beinhaltet auch das Abkühlen und Auswerfen des Werkstücks. Dann stoppt die Pumpe kurz. Die Farbstoffdosierung ist daher ein äußerst dynamischer Prozess.
Wiederholbarkeit ist ein äußerst wichtiger Faktor. Um sicherzustellen, dass die Produkte immer die gleiche Farbe haben, muss die Farbstoffmenge pro Injektion immer gleich sein.
Das colorDoS-System verwendet die modulare Pumpe mzr-7245. Die kleinste Dosierung beträgt 20 Mikroliter pro Injektion. Das ist weniger als ein Tropfen, aber die spezielle Geometrie der Dosierdüse sorgt dafür, dass diese kleine Menge mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit geliefert wird. "In diesem Fall spielt die Qualität des Pumpenantriebs eine entscheidende Rolle. Neben dem Motor sind analoge Hall-Sensoren von besonderer Bedeutung", betont Lutz Nowotka, Antriebsspezialist bei HNPM. "Wir setzen Schönaich-Kleinstmotoren seit vielen Jahren ein. Für das colorDoS-System haben wir uns für einen bürstenlosen DC-Servomotor der BX4-Serie von FAULHABER entschieden.
Präzise Positionierung dank Hall-Sensoren Zu
den Vorteilen des Motors 3268...BX4 CS zählen neben dem hohen Drehmoment von 96 mNm auch ein kleiner Bauraum, eine extrem lange Lebensdauer und eine integrierte, hochpräzise Bewegungssteuerung. "Analoge Hall-Sensoren ermöglichen eine präzise Positionierung des Antriebs und damit auch der Rotoren in 3.000 Positionen pro Umdrehung. Dadurch verzichtet unsere Pumpe auch im Mikroliterbereich mit hoher Präzision – erklärt Nowotka. "Eine gute Drehzahlregelung und ein hohes Drehmoment auch bei sehr niedrigen Drehzahlen spielen dabei eine entscheidende Rolle. Kleinste Bewegungsimpulse müssen ohne Stöße und Ruckler realisiert werden.
Über die serielle Schnittstelle erhält die Steuerung detaillierte Informationen über den Betrieb des Antriebs. Standby-Strom, Geschwindigkeit, Position, Gieren und Temperatur werden mit höchster Präzision aufgezeichnet; Für eine eingehende Analyse des Gerätezustands stehen Daten zur Verfügung. Wartungsbedarf kann frühzeitig erkannt werden, sobald er sich am Horizont abzeichnet, lange bevor es unweigerlich zu Ausfällen kommt. Dies gewährleistet eine konstante Farbstoffdosierung bei jeder Injektion und einen zuverlässigen Betrieb.
Darüber hinaus profitiert der Anwender von weiteren Vorteilen des colorDoS-Systems. Das Control Display kommuniziert direkt mit der Spritzgießmaschine und zeigt beispielsweise die verbleibende Zeit bis zum nächsten Behälterwechsel an. Das Farbcode-Management-System kann verwendet werden, um sich wiederholende Farbrezepte zu speichern. Der Alarmmanager warnt vor niedrigen Farbwerten und stoppt im Fehlerfall den Spritzgießprozess. Hauptbestandteil von colorDoS – und anderen Dosiersystemen – ist laut HNPM eine vom Unternehmen entwickelte Miniaturzahnradpumpe, die von einem FAULHABER-Motor angetrieben wird.