München, 24. Januar 2006. Das neue, patentierte Werkzeugtemperiersystem Dynamic Temperature Control (DTC) von Krauss-Maffei, das in der Werkzeugserie Futuremold III eingesetzt wird, ermöglicht bei sehr kurzer Zykluszeit die Fertigung optischer Discs mit herausragender Abformgenauigkeit bei minimalen Dishing- und Tilt-Werten. Bestehende Fertigungslinien von Krauss-Maffei können mit dem System auf die Produktion von HD-DVDs umgerüstet werden. Auch Blu-ray Discs lassen sich durch das größere Prozessfenster der neuen Technologie einfacher herstellen.
Die neuen Formate HD-DVD und Blu-ray Disc verfügen über eine vielfach höhere Datenkapazität als die bisher eingesetzten optischer Speichermedien. Die höhere Datendichte stellt an die Produktion neue Herausforderungen: nur durch eine exakte Abformung und minimale Toleranzen bei Dishing- und Tilt-Werten lassen sich die Spezifikationen erfüllen.
Die bisherigen Fertigungskonzepte stoßen bereits bei DVD-R mit Schreibgeschwindigkeiten von 16x an ihre Grenzen. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Großteil dieser Rohlinge nicht präzise genug gefertigt, um bei rund 11000 Umdrehungen pro Minute kann ein zuverlässiger Schreibvorgang bei geringen Fehlerraten nicht gewährleistet werden. Die exakte Geometrie der Datenträger gewinnt daher bei der Fertigung immer mehr an Bedeutung. Die Informationen in Form von unterschiedlichen Pitlängen können vom Brenner nur korrekt eingebrannt werden, wenn die Dyemenge in den Grooves keine Schwankung hat. Voraussetzung für ein homogenes Groovefilling ist die konstante Abformung der Grooves über den gesamten Informationsbereich der Disk durch den Spritzgießprozess. So konnte Krauss Maffei mit der neuen Technologie nachweisen, dass auf Krauss-Maffei-Linien gefertigte DVD-R 8x mit der Überbrennfunktion bei guter Qualität mit bis zu 16x zu brennen sind. Die Werkzeug- und Kühltechnologie beim Spritzgießprozess ist dabei der entscheidende Fortschritt.
Kopplung der Kühlkreisläufe.
Das neue Werkzeugtemperiersystem Dynamic Temperature Control (DTC) ermöglicht eine schnelle, präzise und reproduzierbare Fertigung optischer Discs , aktuell für die DVD-R und künftig für die HD-DVD und Blu-ray. Jede Werkzeughälfte ist mit einer kavitätennahen und einer kavitätenfernen Kühlebene ausgestattet. Während des Heizvorgangs versorgt die kavitätennahe Kühlebene die kavitätenferne Kühlebene D Mit einem Temperiergerätkreislauf und einer Pumpe werden alle vier Temperierkreisläufe im Werkzeug gesteuert. Der Vorteil: Das gesamte Werkzeug wird mit einer einzigen Temperatur betrieben. Zum Kühlen werden nur die kavitätennahen Kühlkreisläufe für kurze Zeit auf den kälteren Kühlkreislauf umgeschaltet. Die kavitätenfernen Kühlkanäle halten das hohe Temperaturniveau im Spiegelbereich konstant und dienen als Speicher für den schnellen Temperaturwechsel.
Die kavitätsnahen Kühlkreisläufe der beiden Werkzeughälften werden mit einem einzigen Temperiersystem gespeist. Auch die beiden kavitätsfernen Kühlkreisläufe sind miteinander gekoppelt. Diese spiegelsymmetrische Kopplung der Kühlebenen hat den entscheidenden Vorteil, dass das Temperaturniveau jeder Werkzeughälfte ohne zusätzlichen Regelaufwand immer konstant bleibt. Zum Einstellen der gewünschten Dishing-Werte für ein optimales Endprodukt wird nur die Kühlzeit einer Werkzeughälfte verkürzt.
Höchste Abformgenauigkeit.
Um die erforderliche Abformgenauigkeit bei geringsten Spannungen im Artikel zu erreichen, werden die kavitätennahen Kühlkreisebenen parallel zur Artikelentnahmezeit auf Heizen umgeschaltet. Durch den Wechsel zwischen heiß und kalt in der kavitätennahen Kühlkreisebene erreicht man innerhalb kurzer Zeit eine hohe Oberflächentemperatur für den Spritzvorgang und eine niedrige Oberflächentemperatur für den Entformungsvorgang.
Wenn beide Werkzeughälften sich auf dem hohen Temperaturniveau befinden, wird das Material eingespritzt. Durch die hohe Werkzeugtemperatur erstarrt die Schmelze in der Einspritzphase langsamer und formt dadurch die Pit- oder Groovestruktur präziser ab. Das langsamere Erstarren beeinflusst die Viskosität der Schmelze positiv, so dass zwischen den angussnahen und angussfernen Bereichen nur relativ kleine Druckunterschiede auftreten. Dadurch kann sich der für die Pitabformung erforderliche Werkzeuginnendruck symmetrischer über die gesamte Werkzeugkavität verteilen und die Abformqualität wesentlich verbessern. Da nur ein Temperierkreislauf den kavitätennahen Kühlkreislauf beider Werkzeughälften versorgt, tritt zwischen den beiden Kühlkreisläufen kein Temperaturunterschied durch das Kühlmedium auf. Der Wärmetransport beider Werkzeughälften läuft dadurch symmetrisch ab.
Minimale Temperaturabweichung durch geeichte Thermofühler.
In Zusammenarbeit mit dem Temperiergerätehersteller wurden die Temperiergeräte auf die Anforderungen der neuen Technologie abgestimmt. Zur genauen Temperaturerfassung kommen im Temperiersystem DTC geeichte Thermofühler zum Einsatz. Die Eichung hat den Vorteil, dass die angezeigten Temperaturen maximal um 0,2°C vom realen physikalischen Temperaturwert abweichen. Die im Temperiersystem verwendeten magnetgekoppelten Pumpen sind wartungsfrei und bei Temperaturen von bis zu 145°C problemlos einsetzbar. . Auch hier liegt die Temperaturabweichung von 0,2°C innerhalb des gesamten Messbereichs bis 145°C extrem niedrig. Neben der Vorlauf- und Rücklauftemperatur wird auch die Durchflussmenge gemessen und angezeigt. Mit diesen Informationen kann der Anwender Störungen im Prozess bereits im Entstehen erkennen und rechtzeitig eingreifen. Dies gewährleistet eine stabile, wirtschaftliche Fertigung und eine hohe Ausstoßleistung.
Durch die geringen Wassermengen im Kühlkreislauf in Kombination mit der Impulstechnik erreicht das DTC-System sehr kurze Reaktionszeiten. Die gewünschte Temperaturänderung stellt sich unverzüglich ein, was für eine zukünftige Closed-Loop-Regelung von hoher Bedeutung ist. Die vollständige Systemtrennung zum kundenseitigen Kühlwasser bringt zusätzlich Sicherheit in die Produktion. Das Temperiergerät ist servicefreundlich und kann aufgrund der kompakten Bauweise leicht in die Maschine integriert werden.
Somit erfüllen die Anlagen von Krauss-Maffei bereits jetzt die Qualitätsanforderungen, die bei der nächsten Generation optischer Datenträger gestellt werden.
PM0306_ADV_PowerPulse.pdf (119.06 kB)
PowerPulse Schema bei Einspritzen und Entformen.
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Bei der Werkzeugserie Futuremold III von Kraus-Maffei sind beide Werkzeughälften mit einem kavitätennahen und einem kavitätenfernen Kühlkreislauf ausgestattet.
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