Trockeneisreinigung bietet eine zuverlässige, schonende Lösung die die Produktion und Qualität steigert

Reine Formhohlräume und Entlüftungen sind für die Produzenten von Kunststoffteilen von großer Bedeutung, um die aktuellen hohen Qualitätsstandards zu sichern - und für die Geiger-Gruppe, deren Kunden aus der Elektronik- und Automobilbranche stammen, von höchster Wichtigkeit.

Die Hans Geiger Spritzgießtechnik GmbH ist eines von drei Unternehmen, die die Geiger Gruppe bilden. Gemeinsam mit der Hans Geiger Formenbau GmbH am Hauptsitz befindet sie sich im fränkischen Nürnberg. Das dritte Unternehmen, die Reiter HG Geiger Kunststofftechnik GmbH, hat seinen Sitz in Hilpoltstein. Das Unternehmen wurde 1961 von Hans Geiger als Formenbau-Betrieb gegründet. 1968 wurde der Bereich Spritzguss hinzugefügt. Anfangs lag der Fokus besonders auf den Bereichen Spielzeug und Fotografie, bevor auf Kundenwunsch auch die Kunststofffertigung aufgenommen wurde. Heute ist das Unternehmen auf die Produktion komplexer Bauteile unter wirtschaftlich rentablen Bedingungen und in höchster Qualität spezialisiert.

Die Aufgabenstellung

Die Qualität eines Produkts hängt maßgeblich von seinem Herstellungsprozess ab. Die Wertschöpfung ergibt sich aus einer Reihe optimal aufeinander abgestimmter Schritte. Dies ist einer der Gründe, warum bei Geiger großer Wert auf eine ganzheitliche Betrachtung des Produktentstehungsprozesses gelegt wird.

 

„Die Sauberkeit unserer Werkzeuge ist entscheidend für die Qualität unseres Endprodukts. Ablagerungen, die durch Additive und Flammschutzmittel in den Kunststoffen entstehen, beeinflussen direkt die Produktqualität und die Lebensdauer der Werkzeuge“, erklärt Hans Kolb, Prozessingenieur bei Hans Geiger.

 

Um sicherzustellen, dass die Formen in einem optimalen Zustand bleiben, wurden feste Reinigungszyklen eingeführt. Bislang erfolgte die Reinigung der Formen, wenn möglich, manuell direkt in der Maschine. Andernfalls mussten die Formen aus der Maschine entfernt und im Formenbau zerlegt werden, um sie dort mit Chemikalien, im Ultraschallbad, durch Kirschkernstrahlen oder manuell zu reinigen.

„Das manuelle Reinigen einer Form mit 96 Kavitäten ist nicht nur zeitintensiv, sondern es ist auch herausfordernd, jeden Schieber und Winkel zu erreichen“, erklärt Kolb.

Die manuelle Reinigung in der Maschine erwies sich als wenig effizient. Die Reinigung im Formenbau war zudem sehr zeitintensiv. Abhängig von der Form waren bis zu 20 Arbeitsstunden und der Einsatz von bis zu 2 Mitarbeitern erforderlich. Zudem bestand stets das Risiko, dass die Formen beschädigt werden, was die Lebensdauer der Ausrüstung verkürzte und den Austausch von Werkzeugteilen notwendig machte.

Zusätzliche Bedenken ergaben sich durch den neuen Prozessstart, die Bindung von Mitarbeiterkapazitäten in der Spritzerei und im Formenbau sowie durch Maschinenstillstandzeiten. Der Reinigungsprozess erforderte je nach Form bis zu 4 zusätzliche Stunden für den Ein- und Ausbau der Form. Es ist daher nicht überraschend, dass Herr Kolb nach einem neuen Reinigungsverfahren suchte.

Die Cold Jet Lösung

Das Trockeneisreinigungssystem von Cold Jet nutzt nicht-abrasive Materialien in Form von recyceltem CO₂ (Pellets oder Blöcke), die weder Oberflächen noch Geräte beschädigen. Die Kombination aus der kinetischen Energie des Trockeneisstrahlens und thermischen Effekten löst die Verbindung zwischen Schmutz und Oberfläche, wodurch die Verunreinigungen beseitigt werden.

Im Gegensatz zum Strahlen mit anderen Medien ist die Trockeneisreinigung: 

• Kein Sekundärabfall, da die Trockeneispellets oder -partikel beim Aufprall sublimieren und sich von einem festen in einen gasförmigen Zustand verwandeln
• sicher und ungiftig
• keine nachträgliche Kontamination
• vorteilhaft für die Mitarbeiter, da die Belastung durch gefährliche chemische Reinigungsmittel verringert oder beseitigt wird

Durch die Lektüre von Fachliteratur wurde er auf das  Trockeneisstrahlen aufmerksam. Nach der Beratung mit verschiedenen Anbietern stellte sich schnell heraus, dass nur ein Blockeisstrahlgerät infrage kommt. Ein Materiallieferant empfahl zudem die Firma Cold Jet, die das i³ MicroClean Trockeneisreinigungssystem mit der patentierten Block-Shaver-Technologie von Cold Jet entwickelt hat.

Durch das Zerkleinern von Trockeneismedien in winzige Mikropartikel gelangen mehr Partikel in den Druckluftstrom und treffen pro Sekunde auf die Oberfläche als bei traditionellen Methoden, was eine schnelle Entfernung der Verunreinigungen und die effizienteste Reinigung ermöglicht. Die mikroskopisch kleinen, geschabten Partikel dringen in schwer zugängliche Bereiche ein und sind klein und sanft genug, um durch empfindliche Materialien wie Belüftungsöffnungen zu gelangen, ohne die Formoberfläche zu beschädigen oder die Maße zu verändern, was eine konstante Produktqualität sicherstellt.

Erfahren Sie mehr über Trockeneisstrahlen.

Nach einer Vorführung wurde ein Leihgerät bereitgestellt und von einem Team aus dem Formenbau erprobt. Nach einer etwa vierwöchigen Testphase präsentierte das Qualitätswesen die Ergebnisse der Geschäftsführung von Geiger. Die gewonnenen Erfahrungen waren derart positiv, dass das Leihgerät übernommen wurde.

Die Ergebnisse

Ein zusätzlicher Vorteil für Hans Geiger ist die gesteigerte Produktivität, die Verringerung von Risiken und die Förderung von Umweltinitiativen. Der Kostenfaktor spielte eine entscheidende Rolle bei der Kaufentscheidung. Um die eingesparten Aufwendungen zu quantifizieren, wurden Berechnungen für bestimmte Produktgruppen durchgeführt. Das Unternehmen hat ermittelt, dass sich die Investition durch die Zeitersparnis und die erhöhte Maschinenauslastung in weniger als einem Jahr amortisiert.

„Diese Reinigungsmethode ist äußerst wirkungsvoll, um Ablagerungen im Werkzeug zu beseitigen und kann sogar bei gelegentlichen Verbrennungen hilfreich sein“, erklärt Hans Kolb. „Bei bestimmten Ablagerungen konnten wir die Wartungsintervalle um bis zu 50 % verlängern!“

Infolgedessen verringern sich die Ausfallzeiten und Kosten erheblich.

Ein Team von Mitarbeitern wurde damit beauftragt, die Benutzerfreundlichkeit zu evaluieren. Das mobile MicroClean Tischgerät erlaubt es den Mitarbeitern, das System schnell durch die Produktionsstätte zu bewegen, um Reinigungen jederzeit und überall durchzuführen. Eine im ergonomisch gestalteten Applikator integrierte LED-Leuchte sorgt für eine optimale Ausleuchtung der zu reinigenden Oberfläche während der Arbeit.

Mit einer 45° und 90° Winkeldüse sowie einem Düsendrehgelenk, das eine 360° Drehung im Werkzeug ermöglicht, lassen sich nun schwer zugängliche Bereiche und Bereiche hinter Schiebern problemlos reinigen. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Trockeneis- und Druckluftzufuhr individuell anzupassen, sodass die Einstellungen präzise auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt werden können. Im Durchschnitt wird für zwei Werkzeuge ein Trockeneisblock benötigt. Das Wartungspersonal profitiert von einer entspannteren vorbeugenden Wartung, da weniger ungeplante Reparatureinsätze erforderlich sind. Zudem entfällt das häufige Zerlegen der Form, was in der Instandhaltung und Spritzerei auf große Zustimmung stößt.

Herr Kolb ist im Kunststoffnetzwerk Franken aktiv. Dort führte er gemeinsam mit einem Mitarbeiter von Cold Jet eine Präsentation über das Trockeneisstrahlen durch, die auf großes Interesse stieß.

„Aufgrund der wesentlichen Vorteile in Bezug auf Qualität, Umwelt und Kosten, die die Cold Jet Trockeneisstrahlreinigung bietet, läuft derzeit eine Testphase in unserem Schwesterwerk Fa. Reiter, wo vorwiegend Produkte für die Medizintechnik hergestellt werden“, fügt der Prozessingenieur abschließend hinzu.