Wasserinnendrucktechnik WIT

Wasserinnendrucktechnik - Simulation Füllphase Masserückdrückphase
Die Wasserinnendrucktechnik WIT bzw. das Wasserinnendruck-Spritzgießen ist ein Verfahren des fluidunterstützen Spritzgießens. Es eignet sich zur Herstellung funktional komplexer, hochintegrierter Kunststoffbauteile mit Hohlkörper-Konstruktion, größeren Durchmessern und langen Kanälen. M.TEC MOLDFLOW bildet die Wasserinjektionstechnik per Simulation/FEM-Berechnung ab, um Bauteilkonstruktion und Werkzeug optimal auszulegen.

Vorteile der Wasserinnendrucktechnik

Besondere Vorteile des Wasserinnendruck-Spritzgießens zur Herstellung von Kunststoffbauteilen:

Bauteilkonstruktion und Funktionalität

  • Lange Hohlkörperkonstruktionen mit großem Durchmesser möglich
  • Besonders torsionssteife/biegesteife Kunststoffbauteile möglich
  • Glatte, geschlossene Oberflächen auch im Bauteilinneren (ideal für Medienleitungen)
  • Weniger Bindenähte, keine Trennnähte
  • Große Wandstärken möglich und gleichzeitig wenige/gar keine Einfallstellen
  • Gesteuerte geringe Wandstärkenbildung wiederum ermöglicht Materialersparnis
  • Besonders präzise Hohlkörper-Querschnitte umsetzbar per Projektilinjektionstechnik PIT

Produktion und Wirtschaftlichkeit

  • Praktisch kein Materialausschuss (Masserückdrückverfahren: Kunststoffschmelze wird direkt in die Plastifiziereinheit zurückgeführt)
  • Hohe Kühlwirkung durch Wärmekapazitätsaufnahme von Wasser, die auch im Inneren des Bauteils wirkt; Zykluszeit wird deutlich reduziert
  • Weitere extreme Kühlwirkung möglich durch permanentes Durchströmen des ausgehöhlten Bauteils bis zur Entformung mithilfe spezieller Anlagensteuerungstechnik von PME fluidtec

Im Vergleich zur Gasinnendrucktechnik GIT

  • Häufig höheres Steifigkeit-Gewicht-Verhältnis des Bauteils
  • Meist größere Materialeinsparung
  • Keine Kosten bzw. Lizenzkosten für Industriegase
  • Gleichmäßigere Schwindung

Für WIT geeignete Bauteilkonstruktionen

Für eine Produktion mittels Wasserinnendrucktechnik geeignete Bauteilkonstruktionen weisen grundsätzlich einen Hohlkörper auf – Voraussetzung für das Kanalisieren des eingesetzten Wassers und sein Abfließen nach der Kühlphase. Der Hohlkörper kann dabei funktional sein.


Medienführendes Kunststoffbauteil, hergestellt per Wasserinjektionstechnik Medienführendes Kunststoffbauteil [Bild: Teklas Bulgaria AD] Medienführende Bauteile
Beispiele für Bauteile mit funktionalem Hohlkörper sind fluidführende bzw. medienführende Leitungen (Medienleitungen, Kunststoffmedienleitungen). Sie lassen sich in der Regel effizient mittels Wasserinjektionstechnik produzieren. Die glatte, geschlossene Oberfläche im Bauteilinneren ist für Medienleitungen aus polymeren Werkstoffen (z. B. Wasserleitungen, Luftleitungen, Ölleitungen, Kraftstoffleitungen etc.) gut geeignet.

Tragegriff Kindersitz/Babyschale als typisches WIT-Bauteil Tragegriff Babysitzschale [Bild: Maxi-Cosi/Dorel Germany GmbH]
Ergonomie-Bauteile
Kunststoffbauteile mit ergonomischer Funktion werden ebenfalls häufig per WIT hergestellt, da im Wasserinnendruck-Spritzguss Bindenähte vermieden werden können. Beispielsweise Kunststoffgriffe und Tragebügel aus Kunststoff erfordern eine nahtfreie, haptisch angenehme Oberfläche.

Kupplungspedal per Wasserinjektionsverfahren hergestellt Kupplungspedal aus Kunststoff [Bild: Batz S. Coop./BMW] Strukturbauteile
Sofern die Bauteilkonstruktion für die Verwendung des Innendruck-Spritzgießens geeignet ist werden auch Strukturbauteile mit der Wasserinjektionstechnik produziert.

 

Weiter für die Herstellung per Wasserinjektionsverfahren geeignet sind:

  • Bauteile, bei denen Kerne durch einen Hohlraum ersetzt werden sollen
  • Bauteile mit integrierten dickwandigen Bereichen
  • Stabförmige Kunststoffbauteile
  • Spritzteile mit großen Wandstärken, partiellen Versteifungen und Rippenkonstruktionen
  • Strukturbauteile mit Langglasfaserverstärkung

Im WIT-Verfahren gefertigte Bauteile

Beispiele für Komponenten und Teilkomponenten, die mittels Wasserinnendruck-Spritzgießen gefertigt werden:

Bereich Automotive

  • Autotür, Heckklappe
  • Autodach, Dachreling
  • Querträger
  • Klimakanäle, Klimaanlagenbauteile
  • Lampenträger
  • Kühlwasserrohr
  • Pedale/Pedalerie
  • Autositz, Armlehnen

Weitere typische WIT-Bauteile:

  • Griffe / Handgriffe / Tragegriffe
  • Bügel / Tragebügel

Restriktionen des WIT-Verfahrens

Grundvoraussetzung für den Einsatz der Wasserinjektionstechnik ist ein äußerlich dickwandig erscheinendes Bauteil und eine Hohlkörperkonstruktion. Darüber hinaus bestehen folgende mögliche Einschränkungen:

  • Wasserablauf mittels Gravitation erforderlich (Lage im Werkzeug)
  • Loch am Injektionspunkt; ggf. Nacharbeit durch Verschließen erforderlich, mögliches Risiko von Undichtigkeit
  • Ggf. Investition in zusätzliche Anlagentechnik erforderlich
  • Bei äußerlich eckigen Bauteilkonstruktionen verbleibt mehr Masse in den Eckbereichen, was zu höherem Materialverbrauch führt. Daher empfiehlt sich die Abrundung der äußerlichen Konturen (sofern konstruktionstechnisch möglich).
Warum M.TEC MOLDFLOW als Ingenieurdienstleister?

Die Stärken von M.TEC MOLDFLOW bei der Simulation und Auslegung von Wasserinnendrucktechnik-Bauteilen:

Innovative Bauteilstrukturen

  • Entwicklung innovativer Bauteilstrukturen für Leichtbauteile/WIT-Bauteile
  • Kenntnis der Gestaltungsrichtlinien von Wasserinjektionstechnik-Bauteilen
  • Unabhängigkeit bei der Simulationssoftware: Simulation des WIT-Verfahrens sowohl mit Moldex 3D als auch mit Star CCM+

Kurze Entwicklungszeiten / Time to Market

  • Leichtbau-Struktur entsteht per Simulation/FEM-Berechnung: vom Start weg belastungsgerecht konstruiert, wenig Iterationen
  • Alle Faktoren zum Anwendungsfall sind berücksichtigt (Materialeigenschaften, Bauteilstruktur, Faserorientierung etc.), was spätere Anpassungen stark reduziert
  • Fertigungs-Randbedingungen der Wasserinjektionstechnik von Beginn an in Bauteilkonstruktion einbezogen

Robustheit in der Fertigung

  • Große Prozesstechnik-Expertise von PME fluidtec für Ihr Projekt verfügbar
  • Richtig eingerichteter Prozess liefert staubtrockene Bauteile
  • Absicherung durch frühzeitige Simulation

 

M.TEC Kooperationspartner für Wasserinnendruck-Spritzgießen

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