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Ein Spritzgusswerkzeug ist eine Präzisionsinvestition. Dennoch kommt es nicht selten vor, dass die Wartung als reaktive Aufgabe betrachtet wird, die erst dann in Angriff genommen wird, wenn etwas schiefgeht, anstatt als geplanter Bestandteil der Produktion.

Das ist ein kostspieliger Ansatz. Ungeplante Stillstände, Qualitätsprobleme und der vorzeitige Austausch von Komponenten sind in vielen Fällen direkte Folgen einer unsystematischen Instandhaltung.

Bei der vorbeugenden Instandhaltung geht es darum, die Funktionsfähigkeit der Werkzeuge zu erhalten, Ausfallzeiten zu minimieren und langfristig eine stabile und vorhersehbare Produktion zu gewährleisten.

Was umfasst die vorbeugende Wartung?

Vorbeugende Instandhaltung ist eine planmäßige Instandhaltung, die in festen Intervallen oder auf der Grundlage definierter Kriterien durchgeführt wird, unabhängig davon, ob derzeit Probleme mit dem Werkzeug festgestellt werden.
Das Ziel besteht nicht nur darin, Reparaturen durchzuführen, sondern Probleme zu vermeiden. Das bedeutet, das Werkzeug in einem Zustand zu halten, in dem es gleichbleibende Qualität ohne unnötige Unterbrechungen liefern kann.

In der Praxis bedeutet das:

• Reinigung von Formhohlräumen, Kühlkanälen und Entlüftungsöffnungen
• Schmierung von beweglichen Teilen wie Auswerfern, Führungsschienen und Kernen
• Inspektion und Überprüfung von Verschleißteilen, Dichtungen und Oberflächen
• Überprüfung der Funktion und des Durchflusses des Kühlsystems
• Dokumentation von Beobachtungen und durchgeführten Aufgaben

Eine strukturiert und dokumentiert durchgeführte Wartung bildet zugleich eine wichtige Grundlage für die Beurteilung des Zustands des Werkzeugs im Laufe der Zeit. Und wie stark sich ein Werkzeug abnutzt, hängt in hohem Maße von dem Stahl ab, aus dem es gefertigt ist. Das ist das Thema dieses Artikels: Stahlsorten für Spritzgusswerkzeuge – Auswahl des Werkzeugstahls

Wann muss die Wartung durchgeführt werden?

Der Zeitpunkt für Wartungsarbeiten sollte nicht ausschließlich davon abhängen, wann sichtbare Probleme auftreten. Er sollte sich vielmehr nach geplanten Intervallen richten, die auf folgenden Faktoren basieren:

Anzahl der Zyklen: Die am weitesten verbreitete Methode. Die Wartung erfolgt nach einer vordefinierten Anzahl von Schüssen, die auf das jeweilige Werkzeug und den jeweiligen Kunststoff abgestimmt ist.

Zeitbasierte Intervalle: Relevant für Werkzeuge, die mit langen Laufzeiten und niedriger Zyklusgeschwindigkeit betrieben werden, bei denen zeitbasierte Intervalle sinnvoller sind als zyklusbasierte.

Zustandsbasierte Bewertungen: Im Zusammenhang mit geplanten Produktionsumstellungen oder bei festgestellten Veränderungen der Werkstückqualität, der Zykluszeit oder des Oberflächenbildes.

Ein genau festgelegtes Wartungsintervall basiert auf konkreten Erfahrungen mit dem jeweiligen Werkzeug und den aktuellen Produktionsbedingungen. Was man von einem bestimmten Werkzeug realistischerweise erwarten kann, hängt direkt davon ab, was die Lebensdauer eines Spritzgusswerkzeugs bestimmt.

Die kritischen Bereiche, auf die man achten sollte

Nicht alle Teile eines Spritzgusswerkzeugs unterliegen dem gleichen Verschleiß. Die Belastung konzentriert sich in der Regel auf bestimmte Bereiche, und genau diese Bereiche erfordern die häufigste Aufmerksamkeit.

Formhohlräume und Kerne: Oberflächen, die in direktem Kontakt mit dem Kunststoff stehen, sind Verschleiß und thermischen Einflüssen ausgesetzt. Abrasive Werkstoffe wie glasfaserverstärkter Kunststoff erhöhen den Verschleiß erheblich.

Ausstoßsystem: Ausstoßstifte und -platten sind ständig in Bewegung und müssen regelmäßig geschmiert werden. Eine Versteifung oder Verschleiß an dieser Stelle kann zu Fehlausstoß und Schäden am Werkstück führen.

Kühlsystem: Kalkablagerungen und Verstopfungen der Kühlkanäle verringern die Kühlleistung, verlängern die Zykluszeit und können zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung in der Form führen. Dies wirkt sich direkt auf die Qualität der Werkstücke aus.

Passflächen und Dichtflächen: Verschleiß an den Passflächen kann zu Gratbildung und Maßabweichungen außerhalb der Toleranz führen. Regelmäßige Kontrollen und gegebenenfalls Nachbearbeitungen sind erforderlich, um die Dichtungstoleranzen einzuhalten.

Entlüftungsöffnungen: Verstopfte Entlüftungsöffnungen führen zu Verbrennungen an den Werkstücken und zu erhöhtem Druck in der Form. Die Reinigung muss als fester Bestandteil in den Wartungsrundgang aufgenommen werden.

Viele dieser kritischen Bereiche werden direkt von den Konstruktionsentscheidungen beeinflusst, die zu Beginn des Entwicklungsprozesses getroffen wurden. Ein wartungsfreundlich konstruiertes Werkzeug lässt sich leichter instand halten und einfacher ordnungsgemäß überprüfen. Dies wird im Artikel „Design for Manufacturing bei Spritzgusswerkzeugen“ näher beschrieben.

Dokumentation als Arbeitsinstrument

Eine systematische Instandhaltung setzt eine systematische Dokumentation voraus. Dies gilt nicht nur im Hinblick auf die Einhaltung interner Verfahren, sondern auch, weil die Dokumentation in der Praxis das einzige Instrument ist, das einen echten Überblick über den Zustand und die Historie des Werkzeugs bietet.

Ein laufendes Wartungsprotokoll sollte mindestens folgende Angaben enthalten:

• Datum und Anzahl der Zyklen bei der Durchführung
• Welche Aufgaben wurden erledigt?
• Feststellungen zu Verschleiß, Beschädigungen oder Abweichungen
• Ausgetauschte Komponenten

Diese Dokumentation bildet die Grundlage für die Anpassung von Intervallen, die Erkennung von Mustern und das Treffen fundierter Entscheidungen hinsichtlich der Verlängerung der Lebensdauer oder einer Sanierung. Sie bildet zudem die Grundlage für die Bewertungen, die typischerweise im Zusammenhang mit Probefahrt, Einlaufphase und Validierung von Spritzgusswerkzeugen, bei denen die tatsächliche Leistungsfähigkeit des Werkzeugs erstmals ermittelt wird.

Praktische Bedeutung für die Produktion

Unternehmen, die präventive Instandhaltung betreiben, verzeichnen in der Regel weniger ungeplante Produktionsausfälle, eine gleichmäßigere Werkstückqualität und eine bessere Planbarkeit.
Umgekehrt sehen sich Unternehmen, die in erster Linie auf Probleme reagieren, nach und nach mit einer Situation konfrontiert, in der der Instandhaltungsaufwand steigt und das Vertrauen in die Produktion sinkt.

Ein konkretes Beispiel: Ein Kühlsystem, das nicht regelmäßig gereinigt wird, verliert nach und nach an Effizienz. Dies verlängert die Zykluszeit, ohne dass es dabei zu einem deutlichen Ausfall kommt. Die Folge ist eine über einen langen Zeitraum hinweg verlorene Produktionszeit, anstatt eines einzelnen, klar definierbaren Problems.

Bei der vorbeugenden Instandhaltung geht es vor allem darum, die schrittweisen Veränderungen sichtbar zu machen und darauf zu reagieren, die im Produktionsalltag sonst unbemerkt bleiben. Aus einer gesamtwirtschaftlichen Perspektive betrachtet ist die laufende Instandhaltung fast immer kostengünstiger als die Folgen, die entstehen, wenn man darauf verzichtet. Diese Sichtweise wird in dem Artikel näher erläutert: Was kostet ein Spritzgusswerkzeug?

Zusammenhang mit der Verlängerung der Lebensdauer und der Sanierung

Vorbeugende Instandhaltung ist kein Ersatz für eine Verlängerung der Lebensdauer oder eine Sanierung. Sie ist die Voraussetzung dafür, dass die übrigen Maßnahmen Sinn machen.

Ein Werkzeug, das nicht regelmäßig gewartet wird, lässt sich nur schwer richtig einschätzen, wenn es um die Frage der Verlängerung seiner Lebensdauer geht. Und ein überholtes Werkzeug, das anschließend ohne systematische Wartung betrieben wird, wird in der Regel schneller als nötig wieder in denselben Zustand zurückfallen.

Die nächsten logischen Schritte, wenn eine Wartung nicht mehr ausreicht, werden in diesen Artikeln beschrieben: Verlängerung der Lebensdauer von Werkzeugen sowie Überholung und Aufrüstung von Werkzeugen.

Zusammenfassung

Vorbeugende Wartung ist der direkteste Weg, um einen stabilen Betrieb und eine lange Lebensdauer eines Spritzgusswerkzeugs zu gewährleisten.

Entscheidend ist, eher planmäßig als reaktiv vorzugehen, die Maßnahmen auf die am stärksten belasteten Bereiche zu konzentrieren und alles zu dokumentieren, was durchgeführt und beobachtet wird.

Wartung ist kein Kostenpunkt, der aufgeschoben werden kann. Sie ist eine Voraussetzung dafür, dass die Investition in ein Spritzgusswerkzeug die Rendite erzielt, für die sie ausgelegt ist.

Ein Spritzgusswerkzeug erreicht irgendwann einen Punkt, an dem weder laufende Wartungsarbeiten noch gezielte Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer ausreichen, um die erforderliche Produktionsqualität aufrechtzuerhalten. Es kann auch vorkommen, dass sich die Produktionsanforderungen so stark ändern, dass das vorhandene Werkzeug den Anforderungen nicht mehr gerecht wird.

In beiden Fällen stellt sich die Frage: Ist eine Renovierung oder Modernisierung die richtige Lösung, oder ist ein neues Werkzeug die bessere Wahl?

Renovierung und Modernisierung sind nicht dasselbe wie ein Neuanfang. Es handelt sich um eine systematische Bewertung und Sanierung eines bestehenden Objekts mit dem Ziel, dessen Leistungsfähigkeit wiederherzustellen oder zu verbessern. Voraussetzung dafür ist, dass die Grundkonstruktion noch brauchbar ist und dass die Maßnahmen klar definiert und wirtschaftlich vertretbar sind.

Der Unterschied zwischen Renovierung und Modernisierung

Die Begriffe werden oft synonym verwendet, bezeichnen jedoch unterschiedliche Arten von Eingriffen.

Bei der Überholung geht es darum, die ursprüngliche Leistungsfähigkeit eines Werkzeugs wiederherzustellen. Dies ist sinnvoll, wenn Verschleiß, Beschädigungen oder Maßabweichungen die Qualität unter ein akzeptables Niveau gesenkt haben. Das Ziel besteht darin, das Werkzeug wieder in den Zustand zu versetzen, für den es ursprünglich ausgelegt war.

Bei einer Aufrüstung geht es darum, ein Werkzeug über seine ursprünglichen Spezifikationen hinaus zu verbessern. Dies ist relevant, wenn sich die Produktionsanforderungen geändert haben und das vorhandene Werkzeug diesen nicht mehr gerecht wird. Dabei kann es sich um eine erhöhte Anzahl an Kavitäten, eine geänderte Geometrie, eine verbesserte Kühlung oder die Integration neuer Komponenten handeln.

In der Praxis werden beide Maßnahmen oft kombiniert. Eine Anlage, die saniert werden soll, wird gleichzeitig modernisiert, wenn sich die Produktionsanforderungen geändert haben.

Wann ist eine Renovierung oder Modernisierung sinnvoll?

Es ist nicht immer klar, wann die Grenzen dessen erreicht sind, was durch Instandhaltung und Lebensdauerverlängerung gelöst werden kann. Es gibt jedoch typische Situationen, in denen eine Sanierung oder Modernisierung die naheliegende nächste Entscheidung ist.

Umfassender Verschleiß: Wenn sich der Verschleiß nicht mehr auf einzelne Komponenten beschränkt, sondern sich in Formlöchern, Kernen, Passungen und beweglichen Teilen ausbreitet, reichen gezielte Maßnahmen nicht mehr aus. Hier ist eine umfassende Überholung sinnvoller, als zu versuchen, die Probleme einzeln zu lösen. Das ist die Situation, die eine Überholung von einer Lebensdauerverlängerung unterscheidet. [INTERNER LINK → Lebensdauerverlängerung von Spritzgusswerkzeugen]

Geänderte Produktionsanforderungen: Wenn sich die Werkstückgeometrie, die Materialauswahl oder die erwarteten Stückzahlen seit der ursprünglichen Konstruktion erheblich geändert haben, kann eine Aufrüstung die effizienteste Lösung sein, anstatt in ein komplett neues Werkzeug zu investieren.

Schäden nach Zwischenfällen: Fehler in der Produktion, unsachgemäße Handhabung oder mechanische Zwischenfälle können Schäden verursachen, die über die routinemäßige Wartung hinausgehen. Hier ist ein strukturierter Sanierungsprozess erforderlich, um sicherzustellen, dass alle Folgen des Vorfalls erfasst und behoben werden. Lesen Sie mehr zu diesem Thema im Artikel: Vorbeugende Wartung von Spritzgusswerkzeugen

Dokumentierte Lebensdauergrenze: Ein Werkzeug, das auf der Grundlage von Zyklen, Maßabweichungen und der Wartungshistorie seine praktische Lebensdauergrenze erreicht hat, ist ein naheliegender Kandidat für eine umfassende Bewertung. Erfahren Sie mehr darüber in dem Artikel: Was bestimmt die Lebensdauer eines Spritzgusswerkzeugs?

Was eine Renovierung beinhaltet

Eine gründliche Sanierung folgt in der Regel einem strukturierten Prozess, der mit einer Zustandsbewertung beginnt und mit der Abnahme des sanierten Objekts endet.

Zustandsbewertung und Inspektion: Vor Beginn der Arbeiten wird der aktuelle Zustand des Werkzeugs systematisch erfasst. Dies umfasst die Maßprüfung kritischer Toleranzen, die visuelle und taktile Inspektion der Oberflächen sowie die Überprüfung der Wartungsunterlagen. Ohne diese Ausgangsbasis ist es nicht möglich, den Umfang der Sanierung genau zu bestimmen.

Demontage und Begutachtung der Komponenten: Das Werkzeug wird zerlegt, und jede Komponente wird einzeln begutachtet. Einige Komponenten werden wiederverwendet, andere repariert und Verschleißteile ausgetauscht. Dies bietet gleichzeitig die Möglichkeit, Bereiche zu inspizieren, die im normalen Betrieb nicht zugänglich sind.

Bearbeitung und Ausricht: Abgenutzte oder verformte Oberflächen werden auf die korrekten Maße bearbeitet. Je nach Art der Beschädigung und den Anforderungen an die fertige Oberfläche kann dies das Aufschweißen, eine anschließende CNC-Bearbeitung und das Polieren erfordern.

Oberflächenbehandlung: Im Rahmen einer Sanierung sollte selbstverständlich geprüft werden, ob eine Oberflächenbehandlung die Widerstandsfähigkeit für die Zukunft erhöhen kann. Die Wahl der Behandlung hängt von der Stahlsorte und den Belastungen ab, denen das Werkzeug ausgesetzt ist. Design for Manufacturing bei Spritzgusswerkzeugen

Montage und Justierung: Sobald alle Komponenten vorbereitet sind, wird das Werkzeug zusammengebaut und alle Passungen, Bewegungen und Funktionen werden justiert. Dieser Schritt erfordert Erfahrung und Präzision, da das Zusammenspiel der Komponenten entscheidend für das Gesamtergebnis ist.

Testlauf und Validierung: Das überholte Werkzeug durchläuft einen kontrollierten Testlauf, bei dem die Werkstücke geprüft und anhand der Spezifikation vermessen werden. Erst wenn die Produktion stabil ist und die Toleranzen eingehalten werden, gilt die Überholung als abgeschlossen. Der gleiche Prozess gilt auch für neue Werkzeuge. Testlauf, Einfahren und Validierung von Spritzgusswerkzeugen

Modernisierung als bauliche Verbesserung

Eine Modernisierung unterscheidet sich von einer Renovierung dadurch, dass konstruktive Änderungen am Werkzeug vorgenommen werden, anstatt lediglich den ursprünglichen Zustand wiederherzustellen.

Zu den typischen Upgrades gehören:

• Erhöhte Anzahl an Kavitäten zur Steigerung der Produktivität
• Änderung des Einlaufsystems oder der Kühlkonfiguration zur Verkürzung der Zykluszeit
• Anpassung der Geometrie aufgrund von Produktänderungen
• Einbau von austauschbaren Einsätzen zur Steigerung der Flexibilität in Zukunft

Eine Aufrüstung erfordert eine gründliche Überarbeitung der Konstruktion unter Berücksichtigung der neuen Anforderungen. Im Grunde handelt es sich dabei um eine teilweise Neuentwicklung des Werkzeugs, die mit derselben Sorgfalt behandelt werden sollte wie die ursprüngliche Konstruktionsphase. Diese Sichtweise wird beschrieben in: „Design for Manufacturing“ bei Spritzgusswerkzeugen

Die wirtschaftliche Bewertung

Die Entscheidung, eine Maschine zu renovieren, zu modernisieren oder in eine neue Maschine zu investieren, ist in hohem Maße eine wirtschaftliche Abwägung. Es gibt keine eindeutige Antwort, aber es gibt eine Reihe von Faktoren, die bei der Beurteilung berücksichtigt werden sollten.

Eine Renovierung ist in der Regel die vorteilhafteste Lösung, wenn:

• Die Grundkonstruktion ist solide und gut dokumentiert
• Verschleißerscheinungen sind weit verbreitet, aber nicht strukturell schädlich
• Die Produktionsanforderungen, die das Werkzeug erfüllen muss, bleiben unverändert
• Die voraussichtliche Restlebensdauer nach der Sanierung lässt sich recht genau abschätzen

Ein neues Werkzeug ist oft die bessere Investition, wenn sich die Produktionsanforderungen grundlegend geändert haben oder wenn die Gesamtkosten für eine Überholung fast so hoch sind wie der Preis für ein neues Werkzeug, ohne dass eine entsprechende Lebensdauer gewährleistet ist. Einen umfassenden Überblick über die Kosten eines neuen Werkzeugs finden Sie unter: Was kostet ein Spritzgusswerkzeug? – Kellpo

Zusammenfassung

Renovierung und Modernisierung sind sinnvolle Lösungen, wenn Instandhaltung und Lebensdauerverlängerung nicht mehr ausreichen oder wenn sich die Produktionsanforderungen geändert haben.

Eine Überholung stellt die ursprüngliche Leistungsfähigkeit eines Werkzeugs durch systematische Inspektion, Bearbeitung und den Austausch von Komponenten wieder her. Eine Aufrüstung verbessert das Werkzeug über die ursprünglichen Spezifikationen hinaus und erfordert einen konstruktiven Ansatz, der dem ursprünglichen Entwicklungsprozess entspricht.

Voraussetzung für ein erfolgreiches Ergebnis sind eine genaue Zustandsbewertung, eine gut dokumentierte Wartungshistorie und eine klare Definition der Leistungsanforderungen, die das renovierte oder modernisierte Werkzeug erfüllen muss.

Wenn sich ein Spritzgusswerkzeug dem Ende seiner ursprünglich erwarteten Lebensdauer nähert, ist die Entscheidung selten einfach. Soll die Produktion unverändert fortgesetzt werden? Soll in ein neues Werkzeug investiert werden? Oder besteht die Möglichkeit, die Lebensdauer des bestehenden Werkzeugs zu verlängern?

In vielen Fällen ist eine Verlängerung der Lebensdauer die sinnvollste Lösung. Dies setzt jedoch voraus, dass man versteht, was die derzeitige Leistungsfähigkeit des Werkzeugs tatsächlich einschränkt und mit welchen Maßnahmen genau diese Einschränkungen behoben werden können.

Die Verlängerung der Lebensdauer ist nicht dasselbe wie die laufende Instandhaltung und auch nicht dasselbe wie eine vollständige Sanierung. Es handelt sich um gezielte technische Maßnahmen, die einem gut funktionierenden Werkzeug eine längere Nutzungsdauer verschaffen sollen.

Wann ist eine Verlängerung der Lebensdauer sinnvoll?

Eine Verlängerung der Lebensdauer ist dann sinnvoll, wenn ein Werkzeug zwar noch funktioniert, aber Anzeichen dafür zeigt, dass seine verbleibende Lebensdauer ohne weitere Maßnahmen begrenzt ist. Typische Anzeichen sind:

• Zunehmende Schwankungen in der Qualität der Werkstücke, die sich nicht durch Prozessanpassungen beheben lassen
• Erhöhter Bedarf an Anpassungen und Eingriffen im täglichen Betrieb
• Sichtbare Abnutzungserscheinungen an kritischen Oberflächen oder beweglichen Bauteilen
• Geänderte Produktionsanforderungen, die höhere Ansprüche an Präzision oder Stückzahl stellen als bei der ursprünglichen Konstruktion

Es ist wichtig, diese Anzeichen von den Problemen zu unterscheiden, die durch vorbeugende Instandhaltung behoben werden können. Reicht die laufende Instandhaltung nicht aus, um die Stabilität des Werkzeugs zu gewährleisten, ist dies ein Hinweis darauf, dass gezieltere Maßnahmen erforderlich sind. Lesen Sie hier mehr dazu: Vorbeugende Instandhaltung von Spritzgusswerkzeugen

Welche Maßnahmen verlängern die Lebensdauer?

Unter „Lebensdauerverlängerung“ versteht man eine Reihe technischer Maßnahmen, die an den Zustand des jeweiligen Werkzeugs und die Produktionsanforderungen, die es erfüllen muss, angepasst werden.

Ausrichten und Polieren von Formoberflächen: Wenn sich eine Formoberfläche allmählich abnutzt, wirkt sich dies auf die Oberflächenqualität und die Maßgenauigkeit der Werkstücke aus. Durch Ausrichten und anschließendes Polieren kann die Funktion der Oberfläche wiederhergestellt werden, ohne dass der gesamte Einsatz ausgetauscht werden muss.

Austausch von Verschleißteilen: Bewegliche Komponenten wie Auswerferstifte, Kerne und Führungsschienen sind so ausgelegt, dass sie ausgetauscht werden können. Ein systematischer Austausch dieser Teile, bevor sie zu Produktionsproblemen führen, ist eine der wirksamsten Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer.

Oberflächenbehandlung und Beschichtungen: Das Aufbringen einer Hartchrombeschichtung, einer PVD-Beschichtung oder einer Nitrierung kann die Oberflächenhärte erhöhen und den zukünftigen Verschleiß deutlich verringern. Diese Behandlungen sind besonders relevant, wenn die ursprüngliche Stahlauswahl im Hinblick auf den jeweiligen Kunststoff nicht optimal war. Dies hängt eng mit dem Thema zusammen: [INTERNER LINK → Stahlsorten für Spritzgusswerkzeuge – Auswahl des Werkzeugstahls]

Optimierung des Kühlsystems: Ein Kühlsystem, das nicht mehr optimal funktioniert, lässt sich in vielen Fällen verbessern, ohne das gesamte Werkzeug demontieren zu müssen. Durch Reinigung, Behebung von Undichtigkeiten und in bestimmten Fällen durch den Einbau zusätzlicher Kühlvorrichtungen lassen sich sowohl die Zykluszeit als auch die Werkstückqualität deutlich verbessern.

Geometrische Korrektur kritischer Toleranzen: Im Laufe der Zeit können Passungen und Dichtflächen die Präzision verlieren, mit der sie ursprünglich konstruiert wurden. Durch gezielte Bearbeitung dieser Bereiche lassen sich die Toleranzen wiederherstellen und somit der Zeitraum verlängern, in dem das Werkzeug innerhalb der Spezifikationen produziert.

Die Voraussetzung für einen erfolgreichen Eingriff

Eine lebensverlängernde Maßnahme ist nur dann sinnvoll, wenn sie auf einer genauen Beurteilung des aktuellen Zustands des Werkzeugs basiert. Dies erfordert zum einen eine systematische Inspektion und zum anderen Zugang zu Unterlagen darüber, wie das Werkzeug gewartet und beansprucht wurde.

Hier spielt die Wartungsdokumentation eine zentrale Rolle. Unternehmen, die laufend Aufzeichnungen über Zyklen, Beobachtungen und ausgetauschte Komponenten geführt haben, verfügen über eine weitaus bessere Grundlage, um zu beurteilen, welche Maßnahmen Wirkung zeigen werden. Lesen Sie hier weiter: Was bestimmt die Lebensdauer eines Spritzgusswerkzeugs?

Eine gründliche Inspektion sollte Folgendes erfassen:

• Verschleißgrad von Formhohlräumen, Kernen und beweglichen Teilen
• Der Zustand des Kühlsystems und eventuelle Ablagerungen
• Maßgenauigkeit bei kritischen Toleranzen
• Eventuelle Risse, Verformungen oder Oberflächenbeschädigungen

Ohne diese Grundlage besteht die Gefahr, dass Maßnahmen ergriffen werden, die die tatsächlichen Einschränkungen nicht berücksichtigen.

Lebensverlängerung aus wirtschaftlicher Sicht

Die Entscheidung, die Lebensdauer eines bestehenden Werkzeugs zu verlängern, sollte stets gegen die Alternative abgewogen werden: die Investition in ein neues Werkzeug.

Eine Verlängerung der Lebensdauer ist in der Regel die kostengünstigste Lösung, wenn:

• Die Maßnahmen sind begrenzt und klar definiert
• Die Grundkonstruktion des Werkzeugs ist nach wie vor solide
• Die Produktionsanforderungen haben sich nicht grundlegend geändert
• Es gibt eine klare Schätzung darüber, welche Restlebensdauer die Maßnahmen gewährleisten werden

Haben sich die Produktionsanforderungen hingegen erheblich geändert oder ist der Verschleiß im gesamten Werkzeug weit verbreitet, kann ein neues Werkzeug langfristig die sinnvollere Investition sein. Das vollständige wirtschaftliche Gesamtbild wird beschrieben in: Was kostet ein Spritzgusswerkzeug?

Die Grenze zur Renovierung

Es gibt keine klare Grenze zwischen Lebensdauerverlängerung und Sanierung, doch eine praktische Unterscheidung ist sinnvoll.

Unter Lebensdauerverlängerung versteht man gezielte Eingriffe an bestimmten Bauteilen oder Oberflächen eines ansonsten funktionsfähigen Werkzeugs. Eine Sanierung ist ein umfassenderer Eingriff, der in der Regel dann relevant ist, wenn der Verschleiß weitreichend ist, die Geometrie beeinträchtigt ist oder konstruktive Änderungen erforderlich sind.

Wenn gezielte Maßnahmen nicht mehr ausreichen, ist der nächste Schritt unter „Sanierung und Modernisierung von Werkzeugen“ beschrieben.

Zusammenhang mit der Designauswahl

Es ist anzumerken, dass die Möglichkeiten zur Verlängerung der Lebensdauer in hohem Maße von den Entscheidungen abhängen, die bei der Konstruktion des Werkzeugs getroffen wurden.

Ein Werkzeug, das mit austauschbaren Einsätzen, einem servicefreundlichen Zugang zu kritischen Bereichen und einer robusten Konstruktion der stark beanspruchten Bereiche ausgestattet ist, lässt sich wesentlich einfacher handhaben, wenn längere Eingriffe erforderlich werden.

Das ist einer der Gründe, warum die Konstruktionsphase für den gesamten Lebenszyklus von großer Bedeutung ist. Das ist das Thema von: Design for Manufacturing bei Spritzgusswerkzeugen

Zusammenfassung

Bei der Verlängerung der Lebensdauer geht es darum, die tatsächlichen Faktoren zu ermitteln, die die verbleibende Leistungsfähigkeit eines Werkzeugs einschränken, und diese Einschränkungen durch gezielte technische Maßnahmen zu beheben.

Die am häufigsten angewandten Methoden sind das Ausrichten von Oberflächen, der Austausch von Verschleißteilen, Oberflächenbehandlungen und die Optimierung des Kühlsystems. Voraussetzung für einen erfolgreichen Eingriff ist eine genaue Zustandsbeurteilung auf der Grundlage von Inspektionen und Dokumentationen.

Eine Verlängerung der Lebensdauer ist nicht in allen Situationen sinnvoll. In den Fällen jedoch, in denen die Grundkonstruktion noch stabil ist und die Maßnahmen klar definiert sind, ist dies in der Regel die kosteneffizienteste Methode, um die Produktionskapazität aufrechtzuerhalten.

Bei der Lebensdauer geht es nicht nur um die Anzahl der Schüsse

Die Materialauswahl legt das grundlegende Niveau fest

Die Wahl des Werkzeugstahls hat großen Einfluss auf die Beständigkeit des Werkzeugs gegenüber Verschleiß, Korrosion und thermischen Einflüssen. Mit anderen Worten: Das Material bestimmt das grundlegende Potenzial für die Lebensdauer.

Einige Stahlsorten eignen sich besser für hohe Verschleißfestigkeit, andere für Korrosionsbeständigkeit oder gute Polierbarkeit. Daher gibt es keinen einzigen Werkzeugstahl, der in allen Fällen die richtige Wahl ist. Die richtige Wahl hängt unter anderem von der Geometrie des Werkstücks, dem Kunststoffmaterial, dem erwarteten Produktionsvolumen sowie den Anforderungen an Oberfläche und Präzision ab.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten: Das Thema steht in engem Zusammenhang mit dem Artikel: Stahlsorten für Spritzgusswerkzeuge – Auswahl des Werkzeugstahls

Die Konstruktion bestimmt, wie sich die Belastung verteilt

Selbst der richtige Stahl kann die Nachteile eines unsachgemäß konstruierten Werkzeugs nicht ausgleichen. Die Konstruktion hat großen Einfluss darauf, wie sich die Belastungen während der Produktion verteilen, und damit auch darauf, wie schnell sich das Werkzeug abnutzt.

Kühlung, Materialfluss, Entlüftung, Ausstoß und die Dimensionierung kritischer Bereiche spielen alle eine Rolle. Wenn sich Wärme, Druck oder Verschleiß in bestimmten Bereichen konzentrieren, treten in diesen Bereichen in der Regel früher Probleme auf als im Rest des Werkzeugs.

Bereits in der Entwurfsphase wird in der Praxis entschieden, wie wartungsfreundlich das Werkzeug später sein wird. Daher hängt die Lebensdauer eng mit den Entscheidungen zusammen, die zu Beginn des Entwicklungsprozesses getroffen werden.

Diese Themen werden in folgenden Kapiteln näher behandelt: Von der Idee bis zum fertigen Spritzgusswerkzeug und „Design for Manufacturing“ bei Spritzgusswerkzeugen

Die Produktionsbedingungen bestimmen die tatsächliche Belastung

Die Lebensdauer eines Werkzeugs lässt sich nicht losgelöst von dem Prozess beurteilen, in den es eingebunden ist. Die tatsächlichen Produktionsbedingungen haben großen Einfluss darauf, wie stark das Werkzeug im Laufe der Zeit beansprucht wird.

Zykluszeit, Temperatur, Druck und die Wahl des Kunststoffmaterials beeinflussen den Verschleiß. Insbesondere gefüllte oder abrasive Werkstoffe, wie beispielsweise glasfaserverstärkter Kunststoff, können den Verschleiß erheblich erhöhen. Hohe Temperaturen und zahlreiche thermische Zyklen können ebenfalls zu einem schnelleren Verschleiß kritischer Komponenten beitragen.

Das bedeutet, dass zwei Werkzeuge mit denselben Ausgangsbedingungen unter Umständen eine sehr unterschiedliche Lebensdauer aufweisen können, wenn sie unter unterschiedlichen Prozessbedingungen eingesetzt werden.

Die Wartung entscheidet darüber, ob das Potenzial ausgeschöpft wird

Während Materialauswahl und Konstruktion das Potenzial eines Werkzeugs bestimmen, entscheidet oft die Wartung darüber, ob dieses Potenzial in der Praxis auch ausgeschöpft wird.

Die regelmäßige Wartung hat direkten Einfluss darauf, wie lange das Werkzeug eine gleichbleibende Qualität liefern kann. Dies gilt sowohl für die Reinigung und Schmierung als auch für die Überprüfung von Verschleißteilen und die Inspektion kritischer Bereiche.

Viele schwerwiegende Probleme treten nicht plötzlich auf. Sie entwickeln sich allmählich, weil beginnender Verschleiß oder Ungleichgewichte nicht rechtzeitig erkannt und behoben werden. Daher ist die Wartung nicht nur eine betriebliche Aufgabe. Sie ist auch ein zentraler Faktor für die Gesamtlebensdauer des Werkzeugs.

Der praktische Ansatz hierfür wird in diesem Artikel beschrieben: Vorbeugende Instandhaltung von Spritzgusswerkzeugen.

Die Lebensdauer ist das Ergebnis eines Zusammenspiels

Das Wichtigste ist daher nicht, eine einzige Erklärung für die Lebensdauer zu finden. Die Lebensdauer ergibt sich aus dem Zusammenspiel mehrerer Faktoren.

Ein Werkzeug aus robustem Material und mit gutem Design kann eine verkürzte Lebensdauer haben, wenn es stark beansprucht und nur unzureichend gewartet wird. Umgekehrt kann ein Werkzeug mit eher durchschnittlichen Eigenschaften lange halten, wenn die Produktion stabil ist und die Wartung systematisch erfolgt.

Daher sollte die Lebensdauer stets ganzheitlich betrachtet werden. Wenn man sich nur auf den Stahl konzentriert, übersieht man die Bedeutung der Konstruktion. Wenn man sich nur auf die Instandhaltung konzentriert, übersieht man die Entscheidungen, die bereits in der Entwicklungsphase getroffen wurden.

Wenn sich das Werkzeug dem Ende seiner Nutzungsdauer nähert

Wenn sich ein Werkzeug dem Ende seiner praktischen Lebensdauer nähert, äußert sich dies häufig in erhöhtem Verschleiß, ersten Schwankungen in der Werkstückqualität oder einem häufigeren Bedarf an Nachjustierungen.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Lebensdauer nicht mehr nur eine technische Frage, sondern auch eine Frage der Entscheidung.

Hier gibt es in der Regel drei mögliche Vorgehensweisen. Die erste besteht darin, durch intensive vorbeugende Instandhaltung einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten. Die zweite sind gezielte Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer. Die dritte ist eine umfassendere Sanierung, wenn Verschleiß oder veränderte Anforderungen dies erforderlich machen.

Die beiden letztgenannten Ansätze werden in den Abschnitten „Verlängerung der Lebensdauer von Werkzeugen“ und „Sanierung und Modernisierung von Werkzeugen“ beschrieben .

Zusammenfassung

Die Lebensdauer eines Spritzgusswerkzeugs hängt nicht von einem einzigen Faktor ab. Sie ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Materialauswahl, Konstruktion, Produktionsbedingungen und Wartung.

Das Material legt das grundlegende Potenzial fest. Die Konstruktion bestimmt, wie sich die Belastung verteilt. Die Produktionsbedingungen bestimmen den tatsächlichen Verschleiß. Und die Wartung entscheidet darüber, ob das Potenzial in der Praxis ausgeschöpft wird.

Das Verständnis dieses Zusammenspiels ist die Voraussetzung dafür, gezielt an Instandhaltung, Lebensdauerverlängerung und Sanierung arbeiten zu können.