Werkzeuge für die Kunststoff-Metall-Hybrid-Extrusion: Zusammen, was zusammengehört

Manche Leute denken bei Extrusionswerkzeugen an einfache Spritztüllen, wie man sie aus Konditoreien kennt. Was sagst du dazu?

Werkzeuge kennen die meisten aus dem Werkzeugkasten. Man benutzt sie, um Materialen handwerklich zu bearbeiten oder etwas herzustellen. Das gilt auch für die Kunststoffextrusion, deshalb sprechen wir auch hier von Werkzeugen, die in eine Maschine, den Extruder, eingesetzt werden. Allerdings sind unsere Werkzeuge keine einfachen Spritzformen, sondern komplexe Gebilde, die sich aus vielen Einzelteilen zusammensetzen. Je nachdem, wie komplex die Geometrie eines Kunststoffprofils ist, können das bis zu 100 Komponenten sein, die wir aus verschiedenen Stählen fertigen und zusammenfügen. Je komplexer die Geometrie eines Kunststoffprofils, desto mehr Einzelteile werden benötigt. Bei der Hybrid-Extrusion muss ein Werkzeug dem Kunststoff nicht nur seine Form geben, sondern auch mit einem Metall zusammenbringen. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Kupferlitze mit Kunststoff isoliert werden soll. Das Werkzeug übernimmt hier eine ganze Reihe von Aufgaben, echtes Multitasking!

In welchen Phasen der Werkzeugentwicklung ist dein Können und deine Erfahrung als Werkzeugkonstrukteur besonders gefragt?

Ich begleite die Planung und Entwicklung eines Werkzeugs bis zur Inbetriebnahme. Insofern bin ich nicht nur Konstrukteur, sondern auch Projektmanager, der dafür sorgt, dass die Anforderungen unserer Kunden in hochpräzise Kunststoffprofile in der geplanten Zeit und im Budget umgesetzt werden. Das beginnt bei der Prüfung von Kundenanfragen, wo es um die Frage geht, ob und wie ein Vorhaben umsetzbar ist und mit welchem Aufwand der Kunde rechnen muss. Hier ist meine kaufmännische Erfahrung aus über 15 Jahren bei Technoform gefragt. Der Schwerpunkt meiner Arbeit liegt in der Konstruktion von digitalen 3D-Modellen für Werkzeuge. Die Herausforderung besteht darin, Einzelkomponenten so zusammenzufügen, dass später im Werkzeugbau möglichst viele Standardteile verwendet werden können und nur so viel wie nötig individuell gefertigt bzw. angepasst werden muss. Das spart Zeit und Aufwand. Hier ist Kreativität und ein gutes Auge für Geometrie und Materialien gefragt.

Welche Rolle spielen digitale Tools, CAD etc. bei der Entwicklung von hochpräzisen Werkzeugen?

Unsere Werkzeuge für die Hybrid-Extrusion werden komplett digital konstruiert. Das hat den Vorteil, dass wir uns ein genaues Bild von der Geometrie und dem Aufbau eines Werkzeugs machen können, bevor wir mit dem tatsächlichen Bau beginnen. In der Planung können wir sogar bestimmte Eigenschaften des Werkzeugs wie beispielsweise Strömungsverhältnisse im Inneren simulieren. Die fertigen Daten und Maße für die einzelnen Komponenten werden dann direkt an die Maschinen im Werkzeugbau geschickt. Hier kommen meine Kollegen aus dem Werkzeugbau ins Spiel, die die Fertigung der Werkzeugbauteile an den Maschinen überwachen und ihre Erfahrung in die Konstruktion einbringen. Es ist also nicht so, dass man auf den Knopf drückt und die Maschine fertigt automatisch ein Bauteil aus Stahl. Da steckt noch viel “ehrliches” Handwerk drin. Das gilt auch später bei der Inbetriebnahme eines Werkzeuges gemeinsam mit dem Extrudeur, der dafür sorgt, dass die Extrusion in der gewünschten Präzision reibungslos läuft. Bis dahin kann noch der eine oder andere Feinschliff am Werkzeug anfallen.

Welches sind die besonderen Anforderungen an Werkzeuge für die Kunststoff-Metall-Hybrid-Extrusion?

Werkzeuge für die Hybrid-Extrusion haben mehrere Aufgaben: Sie geben dem Kunststoff wie jedes Extrusionswerkzeug die gewünschte hochpräzise Form. Darüber hinaus müssen sie so konstruiert sein, dass sie Metall am laufenden Meter dem Extrusionsvorgang zuführen können. Das ist ein kritischer Punkt im Verfahren, weil auch hier höchste Präzision auf hundertstel Millimeter Genauigkeit gefordert ist. Zudem gilt es zu vermeiden, dass es zu Verschmutzungen im Werkzeug kommt, wenn beispielsweise ein Metalldraht, der mit extrudiert wird, mit dem Stahl des Werkzeugs in Berührung kommt und Reibung entsteht. Hier kann sich auf dem Werkzeug metallischer Abrieb etwa von der Legierung ablagern, der die Präzision im Verfahren beeinträchtigen kann. Wird das Metall komplett im Kunststoff eingeschlossen, ist das kein Problem. Eine besondere Herausforderung ergibt sich immer dann, wenn das Metall nur teilweise vom Kunststoff eingefasst wird. Das muss ich bei der Konstruktion des Werkzeugs entsprechend berücksichtigen.

Welche “Superkräfte” kannst Du aktivieren, um solche Projekt erfolgreich zu meistern?

Ich bin ein “alter” Hase mit über 40 Jahren Erfahrung in der Metallverarbeitung und im Werkzeugbau, davon 15 Jahre in der Konstruktion von Werkzeugen für die Kunststoffextrusion. Dadurch kann ich auf einen breiten Erfahrungsschatz zurückgreifen, der mir hilft, auch ungewöhnliche Anforderungen sicher einzuschätzen und passende Lösungen zu entwickeln. Im Laufe der Zeit habe ich auch eine gewisse Kreativität entwickelt, um komplexe Werkzeuge möglichst wirtschaftlich zu konstruieren. Dabei versuche ich, mich laufend fachlich weiterzuentwickeln, um beispielsweise neue Möglichkeiten des CAD oder neue Materialien in Projekten nutzen zu können. Das setzt voraus, dass ich mich gezielt weiterbilde und neue Entwicklungen in Fachzeitschriften oder im Austausch mit Kollegen und Partnerfirmen laufend verfolge. Auf diese Weise bleibe ich immer am Ball.

Was können "Deine Kunden" dazu beitragen, dass Projekte erfolgreich verlaufen?

Der Schlüssel zu einem erfolgreichen Projekt liegt in einem engen Austausch mit dem Kunden. Je früher wir in ein Vorhaben eingebunden werden, desto besser können wir bei der Planung unterstützen und den Weg zum Ziel gemeinsam mit unseren Kunden ebnen. Wir beobachten oft, dass Kunden erst auf uns zukommen, wenn sie vermeintlich genau wissen, was sie brauchen. Nicht selten schleichen sich dabei Denkfehler oder fachlich falsche Annahmen ein. Diese lassen sich vermeiden, wenn wir mit unserer Expertise und Erfahrung bereits in die Grobplanung eingebunden werden. Zudem empfehle ich Projektleitern, uns möglichst umfassende Informationen rund um den geplanten Einsatz und die spätere Installation der Kunststoffprofile zur Verfügung zu stellen. Je mehr wir darüber wissen, in welchem Kontext bzw. unter welchen Rahmenbedingungen ein Profil zum Einsatz kommen soll, desto besser können wir unseren Kunden beraten und dabei unterstützen, die richtigen Entscheidungen insbesondere bei der Auswahl der verwendeten Materialien zu treffen.

Matthias, vielen Dank für das interessante Gespräch!