Wie man die Kosten für Extrusionswerkzeuge senkt, indem man das Design verbessert

Die Senkung der Kosten für die Werkzeuge für die Kunststoffextrusion bedeutet nicht immer, billigere Materialien zu verwenden oder den Herstellungsprozess zu vereinfachen. In vielen Fällen ergeben sich die größten Einsparungen durch eine intelligentere Produktgestaltung, eine optimierte Werkzeuggeometrie und ein besseres Verständnis dafür, wie der Extrusionsprozess funktioniert.

Die individuelle Extrusionswerkzeugfertigung ist ein wesentlicher Bestandteil der Investition in eine neue Kunststoffrohr- oder Profilanlage. Der anfängliche Werkzeugpreis ist jedoch nur ein Teil der Gesamtkosten der Fertigung. Die Produktionsgeschwindigkeit, der Materialverbrauch, die Maschinenauslastung und die Anzahl der in jedem Produktionszyklus hergestellten Produkte können einen noch größeren Einfluss auf die Endkosten pro Meter oder pro Stück haben.

Unter ST-Kunststoffe, Wir sind der Ansicht, dass die Werkzeugkonstruktion stets in Verbindung mit der Produktgeometrie, dem ausgewählten Polymer und dem erwarteten Produktionsvolumen betrachtet werden sollte. Einige technische Entscheidungen, die zu Beginn eines Projekts getroffen werden, können die Fertigungsleistung über den gesamten Produktlebenszyklus erheblich verbessern.

1. Vereinfachen Sie die Produktgeometrie, bevor Sie das Werkzeug entwerfen

Eine der effektivsten Möglichkeiten, die Kosten für Extrusionswerkzeuge zu senken, besteht darin, die Produktgeometrie zu überprüfen, bevor die Werkzeugfertigung beginnt.

Manchmal enthalten Profile asymmetrische Merkmale, die die Werkzeugkonstruktion, die Materialverteilung und die Kalibrierung komplizierter machen als nötig. Wenn die Anwendung dies zulässt, kann die Neugestaltung des Profils in eine symmetrische Form die Produktion erheblich effizienter machen.

Das bedeutet nicht zwangsläufig, die Funktionalität des Produkts zu beeinträchtigen. Es bedeutet, Möglichkeiten zu suchen, um die gleiche technische Leistung mit einer Geometrie zu erreichen, die einfacher und wirtschaftlicher zu extrudieren ist.

2. Nutzen Sie die Mehrspurextrusion, um die Produktion zu steigern

Eine besonders praktische Lösung für kleine Kunststoffprofile besteht darin, das Produkt und die Extrusionswerkzeuge neu zu gestalten, sodass gleichzeitig zwei identische Produkte hergestellt werden können.

Ein asymmetrischer Profiltyp kann beispielsweise in eine symmetrische Ausführung umgewandelt werden, wodurch ein extrudierendes Werkzeug mit zwei Schienen zwei Produkte parallel herstellen kann. Anstatt eines Produkts pro Produktionszyklus herzustellen, produziert die Maschine zwei gleichzeitig.

Wenn die Produktionsvolumina besonders hoch sind, lässt sich dieses Prinzip auch auf Vierlanerwerkzeuge anwenden. Dies kann eine hervorragende Lösung sein, wenn die Produktabmessungen, Materialeigenschaften und Kühlungsanforderungen dies zulassen.

Der Hauptvorteil besteht darin, dass die Betriebsdauer der Maschinen und die Produktionsressourcen effizienter genutzt werden können. Obwohl die Verwendung mehrerer Werkzeugbaugänge eine andere anfängliche Investition erfordert, kann die erhöhte Produktivität die Werkzeug- und Bearbeitungskosten pro Einzelprodukt deutlich senken.

3. Materialfluss und Extrusionsgeschwindigkeit optimieren

Eine weitere wichtige Möglichkeit zur Kostensenkung ergibt sich aus der tatsächlichen Konstruktion und Entwicklung des Extrusionswerkzeugs.

Eine gut ausgeführte Extrusionsform gewährleistet eine ausgewogene Materialverteilung, eine gleichmäßige Wandstärke und eine stabile Produktgeometrie. Angemessene Durchflusskanäle, Formmaße und Abzugshäufigkeiten können dazu beitragen, die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, während gleichzeitig die erforderlichen Maßtoleranzen und die Produktqualität erhalten bleiben.

Die Beziehung zwischen dem Materialfluss, der Formgebung, der Kühlung und dem Verstrecken ist besonders wichtig. Es reicht nicht aus, die Extrudermenge einfach zu erhöhen. Die gesamte Produktionsprozesse muss optimiert werden, um ein stabiles Ergebnis bei höheren Geschwindigkeiten zu gewährleisten.

Ein Produkt, das mit einer Geschwindigkeit von 60 Metern pro Minute statt 2 Metern pro Minute läuft, kann die Wirtschaftlichkeit der Fertigung drastisch verändern. Dennoch erfordert die Erreichung solcher Geschwindigkeiten die richtige Kombination aus Werkzeugdesign, Polymercharakteristika, Kühlleistung und Prozessparametern.

4. Wählen Sie das richtige Material, bevor Sie das Werkzeug finalisieren

Die Materialauswahl ist ein weiterer entscheidender Faktor für die Optimierung der Extrusionswerkzeuge. PVC, PE, PP, ABS, TPU und andere Thermoplaste verhalten sich beim Extrusionen unterschiedlich. Ihre Viskosität, Schmelzkraft, thermische Eigenschaften, Schrumpfung und Kühlungscharakteristika beeinflussen alle die Strömung des Materials durch die Form und die Ausführung des Endprodukts.

Aus diesem Grund sollte eine Werkzeugkonstruktion niemals unabhängig vom ausgewählten Polymeren entwickelt werden. Eine für PVC optimierte Form kann bei der Verarbeitung von Polyethylen oder Polypropylen möglicherweise nicht die gleiche Leistung liefern.

Die Auswahl des geeigneten Materials bereits in der Entwicklungsphase hilft Ingenieuren, die richtigen Durchflusskanäle, die Dichtungsabmessungen und das Kalibrierungsystem zu entwerfen. Dies kann unnötige Modifikationen der Werkzeuge, Produktionsverzögerungen und Materialverschwendung verhindern.

5. Überlege dir den gesamten Produktionsprozess

Die wirtschaftlichste Extrusionslösung ist nicht zwangsläufig diejenige mit dem niedrigsten anfänglichen Werkzeugkostenaufwand. Es ist die Lösung, die den niedrigsten Gesamtkosten der Fertigung über den erforderlichen Produktionsvolumen entspricht.

Andere Faktoren sollten ebenfalls berücksichtigt werden, darunter die Verfügbarkeit der Maschinen, die Umrüstzeit, die Schneidoperationen, die Qualitätskontrolle und die Verpackung. Ein schneller Extrusionsprozess bringt nur echte Einsparungen, wenn die nachgelagerten Prozesse mit der erhöhten Produktion Schritt halten können.

Fazit: Bessere Konstruktion führt zu niedrigeren Produktionskosten

Die Senkung der Kosten für Extrusionswerkzeuge bedeutet nicht einfach, ein billigeres Werkzeug herzustellen. Es geht darum, ein Produkt und einen Fertigungsprozess zu entwickeln, die effizient zusammenarbeiten.

Von der Vereinfachung asymmetrischer Profile und der Einführung zweiradiger oder vierradiger Produktionslinien über die Optimierung des Materialflusses und die Erhöhung der Extrusionsgeschwindigkeit bis hin zu relativ kleinen Designverbesserungen können sich erhebliche langfristige Einsparungen ergeben.

Je früher diese Möglichkeiten erkannt werden, desto einfacher ist es, unnötige Werkzeugkosten zu vermeiden und die Endkosten pro Produkt zu optimieren.