Thermoplastverarbeitungsverfahren in Kombination

Verfahrenskombination

Spritzgießen, Schaumspritzgießen mit physikalischer Schmelzebegasung, Umformen von gewebeverstärkten Thermoplasten sind Verarbeitungsverfahren, die jeweils für sich eine große Bedeutung für die Herstellung von flächigen Formteilen erlang haben. Gemeinsam ist ihnen eine hohe Gestaltungsfreiheit und ein wirtschaftlicher Fertigungsablauf.

Die Kombination der Verfahren im gleichen Formwerkzeug erlaubt es, die spezifischen Verfahrensvorteile in einem Bauteil zu vereinen. Zur anwendungsorientierten Untersuchung dieser Verfahrenspotentiale ist im Technikum der Neuen Materialien Fürth GmbH eine Spritzpresse installiert. Mit einem Formwerkzeug zur Realisierung der Verfahrenskombination sind produktnahe Verarbeitungsversuche möglich.

Bild 5 Verfahrenskombination
Bild 1 Werkzeug für Verfahrenskombination

Spritzgiessen

Bild 1 Spritzgießaggregat
Bild 2 Spritzgießaggregat

Schaumspritzgiessen

Bild 2 MuCell- Begasungseinheit
Bild 3 MuCell- Begasungseinheit

Strangablegeverfahren

Bild 3 Strangablegeaggreget
Bild 4 Strangablageaggregat

Pressen und Umformen

Bild 4 vertikale Schließeinheit
Bild 5 Vertikale Schließeinheit

Werkzeugtechnik

  • Urformen bzw. Umformen von Spritzgießwerkstoffen, langglasfaserverstärkten Granulaten, glasgewebeverstärkten Halbzeugen und Folien bzw. Dekorgewebe
  • Verfahrensabläufe für zwei- und dreikomponentigen Bauweisen
  • Schiebetischfunktion im Oberwerkzeug
  • Tauchkanten-Werkzeugtrennung
  • Einsatzgröße 320 x 640 mm, alternativ 225 x 450 mm
  • Erzeugnisdicke von 2 bis 6 mm
  • Realisierung von produktnahen Geometrien durch Einbau von Wechseleinsätzen
  • Formeinsätze für Hybridstruktur mit Rippenaussteifung aus geschäumten Thermoplasten
  • Zwei Mehrfachdüsen-Heißkanalsysteme mit Verschlussdüsen im Unterwerkzeug für die Verarbeitung von begasten Schmelzen
  • Detaillierte Messwerterfassung

Motivation

Prozesskettenverkürzung:       

Von urgeformten Strukturbauteilen aus Thermoplastwerkstoffen wird neben einer Tragfunktion häufig eine optische oder haptische Funktion gefordert, die zusätzliche, teilweise aufwändige Verarbeitungsschritte wie Lackieren, Polstern, Kaschieren oder Belegen notwendig machen. Die Integration dieses Verfahrenschrittes bei der Formgebung erlaubt es besonders bei mittleren und großen Stückzahlen Einsparungspotentiale zu erschließen. Für eine erfolgreiche Realisierung muss die Prozessgestaltung angepasst und erprobt werden.

Leichtbau:

Der Einsatz hoch leistungsfähiger Werkstoffe – wie glasgewebeverstärkte Thermoplasthalbzeuge – und innovativer Verarbeitungsansätze – wie das Spritzgießen von Thermoplastwerkstoffen mit physikalischer Begasung der Schmelze (MuCell- verfahren) – Führen zu Bauweisen, in denen Werkstoffe mit erweitertem Leichtbaupotenzial zum Einsatz kommen. Die bestehenden Möglichkeiten können besonders dann effektiv genutzt werden, wenn Werkstoffsynergien wirksam werden, wie etwa der Fall der Kombination eines gewebeverstärkten Halbzeugs, das im Werkzeug umgeformt wird, mit einer Rippenstruktur aus geschäumten Thermoplastwerkstoff.

Bild 6 Hybridstruktur in Faserverbundbauweise
Bild 6 Hybridstruktur in Faserverbvundbauweise

Werkstoffe

Halbzeuge aus einem Glas- oder Kohlenstofffasergewebe, das in einer thermoplastischen Matrix vorkonsolidiert ist, kann gut in Verfahrensabläufe mit Spritzgieß- und Pressvorgang als dritte Komponente verwendet werden. Darüber hinaus kommen Folien und lose Gewebe als dritte Komponente in Betracht.

Bild 7 Breites Anwendungsspektrum eingesetzter Halbzeuge
Bild 7 Breites Spektrum eingesetzter Halbzeuge

Was bieten wir?

Erprobung von alternativen Bauweisen:

Ausgehend von ihrer Anwendung ermitteln wir die Potentiale von alternativen Bauweisen, stellen Prüfkörper her und erproben die erzielbare Verbesserung, etwa im Hinblick auf den Leichtbau.

 Bewertung des kombinierten Verfahrensansatzes:

Unter Einbeziehung ihrer produktspezifischen Rahmenbedingungen realisieren wir einen seriennahen Prozessablauf und untersuchen die Wirtschaftlichkeit und Prozessfähigkeit.

 Herstellung von produktnahen Formteilen und Vorserienproduktion:

Mit Werkzeugeinsätzen für ihre produktspezifischen Formteilgeometrie bringen wir die Fertigung nahe an einen Serienstand und stellen Vorserienprodukte für die Prüfung der Anwendungstauglichkeit her.

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Ansprechpartner

Dr.-Ing. Leo Hoffmann

Tel: +49 (0)911 76672 23

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Neue Materialien Fürth GmbH • Dr.-Mack-Straße 81 • 90762 Fürth • Tel.: +49 (09 11) 766 72-10