Extrusion 1-2022

38 Extrusionswerkzeuge Extrusion 1/2022 mungen aufweisen können und bei denen eine Wanddicke von nur noch 0,3 mm vorhanden ist. Im SLM-Verfahren hergestellte Köpfe besitzen in der Regel kleine Abmessungen und damit auch ein geringes Gewicht ( Bild 4 ). So lässt sich der dargestellte Kopf innerhalb von acht Minuten von Raumtemperatur auf Betriebstemperatur aufheizen. Er strahlt auch auf Grund der geringen Oberfläche während des Betriebs nur wenig Energie ab. Deshalb kann in aller Regel während des Betriebs die Heizung ganz abgestellt werden. Dabei senkt sich die Außentemperatur abhängig von den jeweils eingestellten Fertigungsparametern und den herrschenden Rahmenbedingu- nen um 15 °C bis 25 °C ab. Das hat den Vorteil, dass während des Betriebs keine Energie verbraucht wird, mit der letztendlich nur die ohnehin meist schon zu hohe Temperatur in der Pro- duktionshalle weiter aufgeheizt wird. Darüber kann aber auch noch die Produktionsgeschwindigkeit erhöht werden. Der aus- getragene Schmelzestrang tritt bereits mit einer geringeren Tem- peratur aus der Düse aus. Durch die geringen Abmessungen des Kopfs ergeben sich auch kürzere Fließwege, die in Verbindung mit den Mischelementen, die eine günstige Blockströmung er- zeugen, zu deutlich kürzeren Spülzeiten führen. Dadurch erfolgt ein Wechsel von einem Polymer oder einer Materialtype zur an- deren deutlich schneller. Und damit wird die Kapazität der An- lage erhöht und weniger Energie verbraucht, mit der wieder nur teures Neumaterial in Abfall verwandelt wird. Trotz der sehr kleinen Abmessungen der Köpfe und des geringen Gewichts ( Bild 4 ) gelingt es dennoch, für jeden Lumenkern einen eigenen Luftkanal in die Düse zu integrieren. Wenn dann an allen einzelnen Luftkanälen ein separater Regler für die Luft- ströme angeschlossen ist, kann der Querschnitt jedes einzelnen Lumens auch bei laufender Produktion nicht nur separat einge- stellt, sondern auch sehr feinfühlig geregelt werden. Dies auch, wenn auf Rolle gewickelt wird, so dass die Länge des Schlauchs und damit auch der Fließwiderstand für den Luftstrom im Lumen mit zunehmender Schlauchlänge kontinuierlich ansteigt. Der Kopf und die jeweiligen Düsen für Schläuche mit einer unter- schiedlichen Geometrie können dabei so gestaltet werden, dass sich beim Wechseln einer Düse die Luftkanäle automatisch mit denen des Kopfs verbinden. Kühlkanäle in der Kopfwandung Wird in die Wand der Düse ein Kühlkanal integriert, dann lässt sich die Außenhaut des Schmelzeschlauchs bereits in der Düse kühlen. Mit einer gekühlten Düsenwand sind entweder kürzere Kühlstreckenlängen oder aber noch höhere Produktionsge- schwindigkeiten erreichbar, da die Außenhaut des Schlauchs nach Verlassen der Düse bereits kühler und damit auch steifer ist. In gleicher Weise lässt sich auch ein Kühlkanal in die Wandung des Kopfs integrieren, um den Kopf am Ende einer Produktion über den Kühlkanal intensiv kühlen zu können. Darüber kann der Kopf beim Abstellen des Extruders innerhalb kürzester Zeit (< 10 min) auf eine für das Polymer unkritische Temperatur ab- gekühlt werden. Damit kann verhindert werden, dass beim Ab- stellen der Extrusionslinie Material in der Düse verbrennt. Das ist besonders vorteilhaft, wenn Polymere verarbeitet werden, die thermisch sehr empfindlich sind. In den meisten Fällen erübrigt es sich deshalb, eine thermisch stabile Reinigungs- oder Spülmi- schung nachfahren zu müssen. Bild 5 zeigt einen an einen Extruder angeflanschten betriebsbe- reiten Schlauchkopf, ausgerüstet mit zwei Heizbändern. Die Luft für jedes Lumen sowie die Kühlluft wird dem Kopf über einzelne Silikonschläuche zugeführt. Ein Kopf, wie er in Bild 5 gezeigt ist, kann innerhalb eines Tages generativ hergestellt werden. Um ihn einsatzfähig zu machen, müssen dann nur noch Gewinde nach- geschnitten und die Dichtflächen überschliffen werden. Prinzi- piell lassen sich auch mehrere Köpfe gleichzeitig mit exakt reproduzierbarer Geometrie fertigen. Da der Kopf nicht mehr aus mehreren Einzelteilen besteht, sondern ein kompaktes Teil ist, besteht auch nicht die Gefahr, dass er beim Demontieren oder beim Reinigen beschädigt werden kann. Die Reinigung er- folgt einfach im Pyrolyseofen. Sollte kein Pyrolyseofen zur Ver- fügung stehen, kann man den Kopf auch bei einem Dienstleister reinigen lassen. Bild 5: Kompakter Schlauchkopf für einen 3-Lumenschlauch, der an einen Extruder angeflanscht ist und bei dem die Luft für jedes Lumen über einen separaten Silikonschlauch zugeführt wird ➠ Dr.-Ing. Heinz Groß Kunststoff-Verfahrenstechnik Ringstr. 137, 64380 Roßdorf, Deutschland www.gross-k.de