Mit bestem Stahl zu Margarinedose und Autositz

Nur mit qualitativ hochwertigem Stahl können einwandfreie Kunststoffprodukte entstehen. Die Deutschen Edelstahlwerke haben deshalb zur Euromold Ende November ein flexibles Edelstahl-Werkstoffpaket geschnürt mit dem Ziel, trotz stetig wachsender Kunststoffnachfrage, dem Kunststoffverarbeiter gleichermaßen wirtschaftliche wie prozesssichere Werkstoff-Lösungen anzubieten.

Rund 20 Millionen Tonnen Kunststoff wurden 2011 allein in Deutschland produziert. Rund 11,9 Millionen davon verließen die Bundesrepublik auf dem Weg ins hauptsächlich europäische Ausland, wo der widerstandsfähige und pflegeleichte Stoff von Verpackungsherstellern oder Zulieferern der Fahrzeug-, Elektro- oder Medizinindustrie in Empfang genommen wurde. Am Ende der Kette stehen Margarinedosen, Autositze, Spritzen und Plastikflaschen. Was viele nicht wissen: Fast jedes Kunststoffprodukt hat seinen Ursprung in einer Form oder einem Werkzeug aus Edelstahl.

 „Unser All-Stainless-Paket besteht aus vier Werkzeugstählen – Formadur 2083 Superclean, Formadur PH X Superclean, Corroplast und Corroplast FM. Eines haben alle vier gemeinsam – sie schaffen den Spagat zwischen unverzichtbarer Korrosionsbeständigkeit und erforderlicher Härte und Zerspanbarkeit, erklärt Jörg Welter, Technischer Kundenberater bei den Deutschen Edelstahlwerken. Welcher der vier Werkstoffe zum Einsatz kommt, entscheidet der individuelle Anwendungsfall beim Kunden. Wichtige Faktoren bei der Wahl sind der Bearbeitungsgrad, die Polierfähigkeit, die Einsatzumgebung und der Anspruch an die Verschleißfestigkeit.

Der Formadur 2083 Superclean bietet nach dem Härten und Anlassen auf die individuelle Einsatzhärte eine sehr gute Korrosions- und Verschleißfestigkeit. Der hochkorrosionsbeständige Formadur PH X Superclean muss dagegen nicht noch einmal vom Kunden vergütet werden, weil er bereits nach der Warmumformung und Wärmehandlung eine Gebrauchshärte von 38 bis 42 HRC besitzt. Bei den Werkstoffen Corroplast und Corroplast FM ist die Wärmebehandlung einer der wichtigsten Schritte im Herstellungsprozess, da bei ihr alle gewünschten Eigenschaften endgültig eingestellt werden. Hervorzuheben ist beim Corroplast und Corroplast FM vor allem die sehr gute Zerspanbar- und Bearbeitbarkeit des Materials ohne Einbußen bei der Korrosionsbeständigkeit.

Corroplast FM: Verlässlichkeit durch Homogenität

Jüngstes Mitglied des All-Stainless-Werkstoffpakets ist der Corroplast FM, den die Deutschen Edelstahlwerke erstmalig auf der EuroMold im Jahr 2010 präsentierten. „Der neue Werkstoff hat sich in den vergangenen zwei Jahren wie gehofft bei den Kunden bewährt“, berichtet Jörg Welter. Hauptabnehmer des korrosionsbeständigen Werkzeugstahls ist die Kunststoffflaschen-Industrie und ihre Zulieferer. In den vergangenen Jahren hat die Plastikflasche eine steile Karriere gemacht. Allein in Deutschland wurden 2011 rund 650.000 Tonnen Plastikflaschen hergestellt. Tendenz steigend, denn zunehmend wird der Verpackungskünstler auch für Milchmixgetränke und Co genutzt und macht damit dem klassischen Tetrapack oder der Glasflasche Konkurrenz. Ergänzt wird der Sektor Plastikflasche von der Verschluss-Produktion. 2011 sind rund 381.000 Tonnen Verschlüsse produziert wurden. Wie die Flaschenrohlinge entstehen auch sie in Spritzgießwerkzeugen aus Edelstahl.

Der Corroplast FM eignet sich insbesondere für den Formenrahmen des Werkzeuges, in denen für die Kunststoffverarbeitung zahlreiche Bohrungen und Kavitäten eingebracht werden müssen, beispielsweise für die formgebenden Einsätze oder für ein komplexes Kühlsystem. „Gerade im PET-Flaschenbereich ist es üblich, dass durch die vielen Kavitäten das Vormaterial um bis zu 70 Prozent reduziert wird. Nur so können die europäischen Kunststoffverarbeiter wirtschaftlich arbeiten und im internationalen Wettbewerb mithalten“, sagt Welter. Die gute Zerspanbarkeit ist damit neben der Korrosionsbeständigkeit das A und O. Bei der Herstellung von Corroplast FM spielen daher die Legierungselemente Chrom,  Mangan und Schwefel eine wichtige Rolle. Sie werden während der Stahlerzeugung hinzugegeben und bestimmen im optimalen Verhältnis wesentlich über Härte, Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit in einer von Wärme, Schwitzwasser und Kühlflüssigkeit geprägten Umgebung beim Kunststoffverarbeiter. Exakt eingestellt werden die Eigenschaften des Corroplast FM letztlich bei der Wärmebehandlung der Deutschen Edelstahlwerke, die durch ein kontrolliertes Erhitzen und Abschrecken des Materials bei einer Härtetemperatur von über 800 Grad Celsius in Wasser oder Polymer auch für das charakteristische, sehr homogene Gefüge des neuen Werkzeugstahls verantwortlich ist. „Die Karbidstruktur ist beim Corroplast FM sehr fein und gleichmäßig verteilt. Das gewährleistet, dass auch bei filigranen Tieflochbohrarbeiten mit hoher Schnittgeschwindigkeit gearbeitet werden kann“, erklärt Jörg Welter. Darüber hinaus verringert die genau abgestimmte Wärmebehandlung die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Material verzieht und sich Risse bilden. Um die Wärmebehandlung weiter zu optimieren und den Käufern des Corroplast FM größtmögliche Verlässlichkeit zu bieten, haben die Deutschen Edelstahlwerke 2011 in einen neuen Wärmebehandlungsofen investiert. Dieser verfügt über moderne Brenner- und Luftumwälztechnik, die dafür sorgen, dass der Block noch homogener erwärmt werden kann und so durchgehend die gewünschten Eigenschaften besitzt.

Ausgeliefert wird der Corroplast FM als gewalzte oder geschmiedete Platte mit einer Breite von 1.500 Millimetern und einer Stärke zwischen 25 und 400 Millimetern. „Die Kunden erhalten bei uns die gesamte Lieferkette. Von der Erschmelzung über die Warmformgebung bis zur Wärmebehandlung. Darüber hinaus kann das Material in unseren eigenen Bearbeitungsbetrieben auf Kundenwunsch auch spanend bearbeitet und beispielsweise mit Kühlbohrungen versehen werden“, beschreibt Welter das Leistungsportfolio.

Corroplast FM: Prozesssicherheit trifft auf Design

Seit 2011 beliefern die Deutschen Edelstahlwerke die auf die Stahlbearbeitung spezialisierte ThyssenKrupp Materials Schweiz AG mit dem neuen Corroplast FM. „Als langjähriger Werkzeugstahlkunde und überzeugter Corroplast-Anwender war ich anfangs skeptisch, doch heute bin ich von den Vorteilen des neuen Werkstoffs überzeugt“, beschreibt der Verkaufsleiter Werkzeugstahl Philipp Riedener seine Erfahrung. „ Der Corroplast FM ist exakt auf die Anforderungen unserer Abnehmer aus der PET-Industrie – hauptsächlich Hersteller von Preforms und Verschlusskappen – zugeschnitten.“ Die Spritzgießwerkzeuge aus Corroplast FM hätten die Erwartungen der Kunststoffverarbeiter hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit voll erfüllt. „Keine Selbstverständlichkeit in der Branche, denn abgesehen von der Wärme- und Schwitzwasserentwicklung sind die Formenrahmen der Werkzeuge alle mit einem komplizierten Kühlsystem ausgestattet, durch dessen Kanäle u.a. Wasser fließt, das auch Chlor und andere Stoffe enthält. Durch ihre Aggressivität können sie die Oberfläche von Stählen schnell angreifen. Ebenso Säureausscheidungen, die sich beim Verspritzen von PVC oder Aminoplasten bilden“, betont Riedener die Vorteile von Corroplast FM. Darüber hinaus spiele auch die Optik der Werkzeuge in der PET-Branche eine immer größere Rolle. Schließlich symbolisiere eine absolut ebenmäßige Oberfläche der Formenrahmen eine höhere Wertigkeit und Reinheit, die gerade für die Verpackungsindustrie im Lebensmittelsektor ein klarer Wettbewerbsvorteil sei. „Mit Corroplast FM erreichen wir diese spezielle Oberflächenbeschaffenheit kompromisslos. Das Auge isst eben auch beim High-End-Werkzeug- und Formenbau mit“, so Riedener.

Die ThyssenKrupp Materials Schweiz AG gehört zu den Kunden der Deutschen Edelstahlwerke, die die bestellten Blöcke aus Corroplast FM selbst bearbeiten und daher genau wissen, wie sich der Werkstoff bei hoher Zerspanung verhält. Wenn die Blöcke am Standort Bronschhofen eintreffen, besitzen sie eine Länge von bis zu vier Metern, eine Breite von 750 Millimetern und eine Stärke von 185 oder 210 Millimetern. „Dieses Abmessungsspektrum ist relativ einzigartig und ideal für uns, da wir mit unseren Sägen aus so einem dicken Block viele unterschiedliche Platten-Formate herausarbeiten können. Das ermöglicht es uns, absolut zeitnah und flexibel auf Kundenanfragen zu reagieren“, erläutert Philipp Riedener. Ein weiterer positiver Nebeneffekt: Materialverluste lassen sich auf ein Minimum reduzieren, was die Wirtschaftlichkeit des Corroplast FM unterstreicht.

25 Sägemaschinen, 14 Fräsmaschinen, drei Schleifmaschinen und zwei Tieflochbohrmaschinen stehen verteilt auf insgesamt fünf Hallen zur Bearbeitung der eintreffenden Materialien – darunter auch Rundabmessungen – zur  Verfügung. Ist eine Kundenbestellung eingegangen, gelangt das Material von den großen Sägemaschinen direkt auf die Fräs- und Schleifmaschinen, wo es unter Berücksichtigung engster Toleranzvorgaben bearbeitet wird. „Die Anforderungen der Kunststoffverarbeiter hinsichtlich der Genauigkeit werden immer größer“, kommentiert der 47-jährige Verkaufsleiter. Kein Wunder, denn letztlich müssen seine Kunden das Material so exakt bearbeiten können, dass die Verschlüsse am fertigen Spritzgießwerkzeug optimal zusammenpassen und es so nicht zu einem kostspieligen Maschinenstopp kommen kann. Dementsprechend müssen die eingesetzten Stähle von vornherein sehr formstabil sein.

Wie gut sich der Corroplast FM bearbeiten lässt, zeigt sich für Riedener jedoch am deutlichsten beim anschließenden Tieflochbohren, bei dem die ThyssenKrupp Materials Schweiz AG zum Beispiel Kühlbohrungen nach exakten 3D-Konstruktionsplänen vornimmt. „Die enorme Prozesssicherheit bei diesen komplexen Bohrungen unterscheidet den Corroplast FM deutlich von anderen Werkstoffen. Möglich wird das nur durch das homogene Gefüge. Auch die Lieferhärte von 300 HB ist für diesen Zweck optimal gewählt“, begründet er.

Jörg Welter, Technischer Kundenberater bei den Deutschen Edelstahlwerken, freut sich über die guten Noten für den Corroplast FM, dem jüngsten Werkstoff des All-Stainless-Pakets. Bei über 20 Prozent aller Werkzeugstähle, die die Deutschen Edelstahlwerke pro Jahr herstellen, handelt es sich inzwischen um korrosionsbeständige Werkzeugstähle. „Die Hauptmärkte für die All-Stainless-Produkte befinden sich in Europa und in Nordamerika. Mit Corroplast FM erobern wir zurzeit auch den asiatischen und südamerikanischen Markt“, so der 44-Jährige, der die Deutschen Edelstahlwerke mit dem All-Stainless-Paket gut aufgestellt sieht. „Corroplast und Corroplast FM sind ideal für die Formrahmen eines Werkzeugs, für die Einsätze eignen sich der Formadur 2083 Superclean und der Formadur PH X Superclean optimal. Oder kurz: Ein Spritzgießwerkzeug kann vollständig aus unserem All-Stainless-Paket hergestellt werden.“

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