de.wedoany.com-Bericht: Mit der kontinuierlich steigenden Nachfrage nach mikroskopischen Silikonbauteilen in der Medizintechnik, der Automobilelektronik und anspruchsvollen High-End-Anwendungen expandiert die Präzisions-Mikrospritzgusstechnologie rasant. Der österreichische Silikonverarbeiter Starlim hat am Hauptsitz in Marchtrenk eine eigene Mikrospritzguss-Abteilung eingerichtet, die mit MikroPower-Spritzgießmaschinen von Wittmann sowie speziellen Reinraumeinrichtungen ausgestattet ist, um die Produktionsanforderungen unter anderem in der Medizintechnik zu erfüllen.
„Alles, was weniger als 10 Milligramm wiegt, gilt als Mikrospritzguss“, sagt Dominik Kreuzmayr, Leiter des Marketingteams und ehemaliger interner Entwicklungsingenieur der Mikrospritzguss-Abteilung. Er präsentierte zwei Musterbauteile, die die Präzision des aktuellen Mikrospritzgießens verdeutlichen: einen O-Ring mit einem Durchmesser von 0,7 Millimetern und einer Ringstärke von 0,4 Millimetern sowie ein Hörgerätebauteil mit den Abmessungen 6 × 5 × 1 Millimeter. Letzteres besteht aus einer blauen Membran aus Flüssigsilikonkautschuk (LSR) und einem Rahmen aus thermoplastischem Polybutylenterephthalat (PBT). Kreuzmayr betonte, dass die MicroPower-Maschine für ihre herausragende Präzision bei der Ausführung aller Parametereinstellungen geschätzt wird. „Diese extrem sensible Dynamik in Kombination mit absolut stabiler und präziser Regelung setzt neue Maßstäbe“, ergänzte er. „Man überdenkt tatsächlich seine Maßstäbe hinsichtlich Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit.“
Das Hörgerätebauteil wird auf einer vollelektrischen MicroPower-Spritzgießmaschine in einem Einfachkavitätenwerkzeug hergestellt. „Für die industrielle Serienproduktion verwenden wir maximal vier Kavitäten“, so Kreuzmayr. Sechzehn Kavitäten würden die Submillimeter-Präzision beeinträchtigen, da dann die Nähe der Kavitätenanordnung entscheidend werde. Die Hauptherausforderung bei der Herstellung dieses Bauteils liegt in der Einhaltung der engen Toleranzen im Wellenbereich der Membran. „Man muss sich auf die Regelpräzision der Spritzgießmaschine verlassen, denn anders als bei größeren Bauteilen gibt es hier kein Restmaterialpolster“, betont Günter Polt, Anwendungsingenieur der Mikrospritzguss-Abteilung bei Starlim. Polt, der auf fast 30 Jahre Erfahrung im Silikonspritzguss zurückblickt, erklärte, dass er erst nach seinem Wechsel in die Mikrospritzguss-Abteilung vor einigen Jahren festgestellt habe, dass sich die Bauteilqualität nicht mit bloßem Auge beurteilen lässt.
Die Toleranzbereiche des Hörgerätebauteils liegen bei plus/minus zwei Mikrometern und erfordern eine äußerst präzise Einstellung und Regelung der Schließkraft, was für die Klangwiedergabe und eine effiziente Montage entscheidend ist. Das Werkzeug wird in der internen Werkzeugbauabteilung von Starlim hergestellt, die auf die 1974 von Franz Sterner gegründete Sterner Werkzeugbau GmbH zurückgeht. Ein Jahrzehnt später wurde die Starlim Spritzguss GmbH (ehemals Starlim Gummi- und Kunststoffverarbeitung GmbH) gegründet, und die beiden Geschäftsbereiche sind zu einer untrennbaren Einheit zusammengewachsen – heute werden die Werkzeuge ausschließlich für die eigene Produktion eingesetzt. Moderne Lasertechnologie und Mikro-3D-Druck werden eingesetzt, um Werkzeuge herzustellen, die den akustischen Qualitätsstandards entsprechen.
Für die Serienproduktion plant Starlim, die Schwingungseigenschaften der Membran inline zu testen, das heißt direkt nach dem Spritzgießen, solange sich das Bauteil noch in der Kavität befindet. Der Werkzeugbauer hat bereits einen Schallgeber und ein Laser-Messsystem in den Robotergreifer integriert. Kreuzmayr erklärte, dass man mit der innovativen Werkzeug- und Handhabungstechnologie einen Durchbruch beim Hörgerätebauteil erzielt habe.
Die MicroPower-Arbeitszelle benötigt nur zwei Quadratmeter Stellfläche und umfasst unter anderem Schließeinheit, Spritzeinheit, Materialhandling, Automatisierung, Temperiergeräte und Qualitätskontrollsysteme. Das vollelektrische Design in Kombination mit Linearführungen und einem hochpräzisen Fünfpunkt-Kniehebelsystem gewährleistet Formschutz und eine gleichmäßige Verteilung der Schließkraft.
Jochen Sassmann, Regionalverkaufsleiter bei Wittmann, wies darauf hin, dass das Maschinendesign es ermöglicht, die Einspritzplatte direkt an die Formtrennebene zu führen, wodurch Angüsse deutlich verkleinert oder vollständig eliminiert werden können – ein bedeutender Vorteil für den Silikonspritzguss, da vollständig vernetztes LSR nicht recycelt werden kann. Sassmann erläuterte, dass dieses Maschinenkonzept kontinuierlich weiterentwickelt werde und heute den technologischen Stand der Mikrospritzgusstechnik in Bezug auf Präzision und Effizienz definiere. Wittmann, zu dem auch Battenfeld gehört, hält mit der MicroPower-Spritzgießmaschine an diesem Verkaufsargument fest. Seit der Gründung der Mikrospritzguss-Abteilung bei Starlim vor fünfzehn Jahren war zunächst nur Battenfeld in der Lage, Mikromaschinen für die industrielle Serienproduktion anzubieten. Derzeit laufen in Marchtrenk mehrere MicroPower-Spritzgießmaschinen, von denen einige für die Herstellung von ophthalmologischen Produkten eingesetzt werden. Die Konfigurationen umfassen Einkomponenten- und Zweikomponentensysteme sowie integrierte Systeme, bei denen zwei separate Maschinen über einen Roboter verbunden sind. Laut Wittmann erhöhen die integrierten Systeme die Flexibilität, und das MicroPower-Konzept bietet einen erheblichen Automatisierungsfreiraum, da über Schnittstellen verschiedene Handhabungssysteme aufgenommen werden können, darunter auch intern entwickelte Systeme von Starlim sowie vertikal montierte SCARA-Roboter innerhalb der MicroPower-Produktionszelle.
Für jedes neue Projekt untersucht Starlim gründlich, welches Produktionskonzept eine höhere Gesamteffizienz bietet. Zweikomponentenprodukte machen etwa 40 Prozent der Produktion aus, und das Mikrospritzguss-Team erwartet, dass dieser Anteil steigen wird, da die Anfragen nach Zweikomponentenbauteilen immer häufiger werden, obwohl zusätzliche Produktentwicklungszeit erforderlich ist. Stückzahlen im Millionenbereich sind die Norm, und die MicroPower-Maschinen bewältigen diese extremen Herausforderungen zuverlässig und sichern dem Team einen sicheren Prozessablauf. Kreuzmayr fasste zusammen: „Durch kurze Wege und schnelle Kommunikation haben wir für alle Herausforderungen Lösungen gefunden. Dank unserer Partnerschaft können wir die technischen Fähigkeiten der Maschinen voll ausschöpfen.“
