Variothermal mold heating by infrared radiation – an interaction between material and technology

Berlin, Werner; Demes, Michael; Beuscher, Jan ORCID; Dröder, Klaus

In this paper, the concept of a double divided injection molding mold is investigated. It consists of a two-part separated mold cavity and a two-part mold core which allows rapid heating and cooling of cavities in injection molding processes. The inner low mass molds of the cavities are heated rapidly with infrared radiators. Hence, the injection molding process starts with high temperature cavities manufacturing high quality plastic products in an economical way. Starting with a rating of different variothermal heating concepts, a need of more flexible variothermal mold heating technology is derived. Heat transfer mechanisms conduction, convection and radiation between high mass body and low mass inlay are explained. The advantage of a variothermal mold heating by infrared radiation is demonstrated by a mathematical and physical modeling of heat exchange. Finally, the influences on heat transfer via infrared and contact cooling are investigated experimentally. The results show promising recognitions regarding the potential of variothermal molds using infrared radiation.

In diesem Beitrag wird das Konzept einer doppelt geteilten Spritzgussform untersucht. Diese besteht aus einem zweiteiligen Kavität als Einleger und einem zweiteiligen Werkzeugkörper, der ein schnelles Erwärmen und Kühlen im Spritzgussverfahren ermöglicht. Die Einleger mit geringer Masse werden mit Infrarotstrahlern erwärmt. Zu Beginn des Spritzgussprozesses weist die Kavität eine hohe Temperatur auf, wodurch sich qualitativ hochwertige Kunststoffformteile auf wirtschaftliche Weise herstellen lassen. Ausgehend von der Bewertung verschiedener variothermer Heizkonzepte wird der Bedarf an flexiblerer variothermer Werkzeugtemperierung abgeleitet. Wärmeübertragungsmechanismen Leitung, Konvektion und Strahlung zwischen dem Werkzeugkörper mit hoher Masse und dem Einleger mit niedriger Masse werden erläutert. Der Vorteil einer variothermen Werkzeugtemperierung durch Infrarotstrahlung wird durch eine mathematische und physikalische Modellierung des Wärmeaustauschs herausgestellt. Abschließend werden die Einflüsse auf die Wärmeübertragung über Infrarot und Kontaktkühlung experimentell untersucht. Die Ergebnisse generieren Erkenntnisse über das Potenzial von variotherm temperierten Werkzeugen mittels Infrarotstrahlung.

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Berlin, Werner / Demes, Michael / Beuscher, Jan / et al: Variothermal mold heating by infrared radiation – an interaction between material and technology. 2019.

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