Wärmedämmung

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    • Wärmedämmung

      Hallo Zusammen,

      setzt Ihr bei Euch in den Betrieben Wärmedämmplatten an beheizten Werkzeugen ein? Wenn ja, ab welchen Temperaturen?

      Habe gehört, dass sich eine Wärmedämmplatte nicht wirklich rechnet, da ein heißes Werkzeug nach x Stunden sowieso die Wärme an die Platte der Maschine abgegeben hat.
      Oder ist das nur klatsch und tratsch ?(

      Gibt es Belege oder Berechnungen für den Nutzen?

      Mfg
      Master
    • Wärmedämmplatten machen ab einer Temperatur von 60-80°C Sinn. Ja, selbst mit dem Dämmplatten wird ein heißes Werkzeug nach Zeit x kalt, wenn es nicht weiter beheizt wird, aber es dauert wesentlich länger als ohne Dämmplatten. Die Dämmplatten tragen einfach deutlich weniger Wärme in die Maschine ein und diese Energie muss nicht über die Heizung dem Werkzeug wieder zugeführt werden. Somit amortisieren sich die Dämmplatten von selbst über die Stromrechnung.
    • Masterchief900 schrieb:

      Habe gehört, dass sich eine Wärmedämmplatte nicht wirklich rechnet, da ein heißes Werkzeug nach x Stunden sowieso die Wärme an die Platte der Maschine abgegeben hat.
      Oder ist das nur klatsch und tratsch
      ... ich würde es eher als unqualifiziertes Gerede bezeichnen!

      Wer sich *Präzisionsspritzgießer* nennt (und das tun fast alle, wenn man sich die Websiten anschaut), der darf das Thema Werkzeugtemperierung nicht nachlässig abtun! Wichtig ist es allemal, dass die Werkzeuge thermisch von der Spritzgussmaschine getrennt sein sollten! Da die konstante Werkzeugtemperatur eine wichtige Basis für konstante Teilequalität ist, sollten die Umgebungseinflüsse, wozu auch besonders der Flächenkontakt Stahl/Stahl zur Maschinenaufspannplatte gehört, weitestgehend vermieden werden. Bei höheren Werkzeugtemperaturen >80° sollten die Werkzeuge allseitig Isolierplatten haben!


      Eine Spritzerei, die sich der Qualität verpflichtet sieht, sollte auf jeden Fall Isolierplatten auf den Aufspannflächen (auf Düsen- und Auswerferseite) zum Standard haben!

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Behrens ()

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    • Ja genau das hat Behrens gemeint.
      Mit diesem "Mantel um das Werkzeug" wird ein interessantes Thema angesprochen.
      Wenn man sich die Wärmeleitfähigkeit der Isolierplatten anschaut, muss das eigentlich gut funktionieren.
      Wir machen das bei Werkzeugen ab 120°C auch so.
      Praktisch ist der Effekt aber längst nicht so stark wie erwartet.
      Ich hatte mir das an einem 140°C - Werkzeug (160°C Wasser) mal mit und ohne Isolierung angeschaut:
      Mit Isolierung stieg die Temperatur im Werkzeug wie gewünscht, aber nur minimal.
      Der Stellgrad am Temperiergerät ging auch nur unwesentlich zurück.
      Es ist wohl eher ein Problem der Wärmestrahlung.
      Wir haben hier einige Studierte im Forum, vielleicht kann das mal jemand erklären.
    • Dann fang ich mal an.

      Beim Wärmetransport des Werkzeugs an die Umgebung müssen drei verschiedene Effekte unterschieden werden. Zum einen ist die Konvektion, die Strahlung und die normale Wärmeleitung.

      Die Wärmedämmung an der Aufspannplatte verringert die Wärmeleitung in Richtung Maschine massiv. Da Stahl ein guter Wärmeleiter ist, leitet das Werkzeug relativ viel Wärme an die Maschine weiter, was eine einfache Energieverschwendung ist. Da lohnt es sich auf jeden Fall eine Isolation zu nehmen.

      Die allseitige Isolation dient dazu die Anfahrzeit zu reduzieren und die Pausenzeit zu erhöhen. Beim Anfahren des Werkzeugs aus dem kalten Zustand muss erst mal sehr viel Wärme in das Werkzeug geschickt werden, damit es eine gewisse Temperatur annimmt. Dabei spielt die Temperatur am Werkzeugrand eine sehr große Rolle. Je kälter das Werkzeug Außen ist, umso mehr Wärme wird aus dem Kern nach Außen transportiert. Dabei geht einiges an Wärme durch die Konvektion verloren, da die umgebende Luft erwärmt wird. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, wird aber permanent ausgetauscht, was erneut Energie kostet. Ist nicht viel, aber wie schon @Display es beschrieben hat, kann man den Effekt messen. Die allseitige Isolation erhöht durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit die Temperatur am Werkzeugrand, wodurch deutlich weniger Wärme nach Außen transportiert wird und mehr Wärme im Konturbereich bleibt. Dadurch wird die Anfahrzeit reduziert, was sich monetär bemerkbar macht. Der zweite Nutzen der allseitigen Isolation ist die deutlich langsamere Abkühlung des Werkzeugs. Wenn irgendwann z.B. die Peripherie(Temperiergerät) versagt, ein Teil mal hängen bleibt, eine Pause eingelegt wurd oder eine Reinigung ansteht, kühlt das Werkzeug nicht so schnell aus. Somit wird diese sekundäre Anfahrzeit ebenfalls reduziert.

      Die Wärmestrahlung ist ein Effekt, der stark von der Temperatur am Werkzeugrand abhängt. Hat das Werkzeug Außen eine Temperatur von 80°C, kann es eine maximale spezifische Wärmemenge von 433 W/m²K an die Umgebung abgeben. Bei 120°C erhöht sich der Wert auf 934 W/m²K, bei 160°C auf 1575 W/m²K. Dieser Wert ist noch stark von der Oberfläche abhängig. Ist die Oberfläche auf Hochglanz poliert, so strahlt das Werkzeug nur 43,3 W/m²K, bzw. 93,4/157,5 W/m²K ab. Ist die Oberfläche, angerostet oder anderweitig rau und hat keinen metallischen Glanz, so erhöhen sich die Werte auf 260/560/945 W/m²K. Nutzt man Wärmedämmplatten sollten diese weiß, glatt und sauber sein, damit die Energieersparnis möglichst hoch bleibt.
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    • Noch ein kleiner Nachtrag zu den Wärmedämmplatten.

      Für die Aufspannung wird eine Dämmplatte mit 5mm Stärke und einer Wärmeleitfähigkeit von 0,3 W/mK genommen. Der Temperaturunterschied zwischen Werkzeug und Maschine liegt bei 20°C, da diese permanent gekühlt werden muss und keine idealen 20°C anliegen. Daraus ergibt sich ein Wärmestrom von 1,8kW/m². Wird keine Dämmung genommen, ergibt sich ein Wärmestrom (dT=40°C; d=150mm) von 5,3kW. Die Differenz beträgt somit 3,5kW, die permanent pro Seite eingespart werden. Für ein normales Werkzeug mit jeweils 1m² Aufspannfläche sind das insgesamt 7kW eingesparte Heizleistung oder 168kWh pro Tag. Bei einem Preis von ca. 0,1€/kWh macht dies eine Ersparnis von 16,8€/Tag und bei einer Auslastung von 80% über das Jahr 4.905,6€. Spätestens jetzt sollte klar sein, dass sich Wärmedämmplatten immer rechnen.
      Was im Werkzeug auch noch eingebracht werden sollte, sind Isolierelemente, die den Konturbereich vom restlichen Bereich thermisch so gut es geht abkoppeln. Diese Investition lohnt sich auch.