Leichtbauteile spritzgießen

Wenn jedes Gramm zählt!

Leichtbau ist als „Problemlöser“ in vielen Branchen gefragt. Reduktion des Teilegewichts bei möglichst besseren mechanischen Eigenschaften lautet das Ziel. Zum Einsatz kommen ARBURG Verfahren, wie das physikalische Schäumen mit ProFoam, der Faser-Direkt-Compoundier-Prozess (FDC) auch in Kombination mit Organoblechen und das Partikelschaum-VerbundSpritzgießen (PVSG).

Faser-Direkt-Compoundieren (FDC)

Langglasfaserverstärkte Leichtbauteile
Beim innovativen Faser-Direct-Compoundieren (FDC) werden Endlosfasern zugeschnitten und direkt der flüssigen Schmelze zugeführt. Das ist eine kostengünstige Alternative zur Verarbeitung fasergefüllter Compounds. Zudem lassen sich beim FDC-Verfahren Faserlänge, Faseranteil und Materialkombination individuell und sehr flexibel einstellen und damit die Bauteileigenschaften gezielt beeinflussen.

Ein hydraulischer ALLROUNDER 820 S mit 4.000 kN Schließkraft produziert Bauteile für hochfeste Leichtbaugelenke für Haushaltswaren aus langglasfaserverstärktem PA. Über eine in die Automation integrierte Gewichtskontrolle wird die Konstanz des Schussgewichts, und damit auch des Fasergehalts, dargestellt und das Messergebnis in der SELOGICA Steuerung als Prozessparameter kontrolliert. Ein lineares Robot-System MULTILIFT V legt die Fertigteile auf ein Förderband ab.

ProFoam

Leichtbau mit Faserverstärkung
Für das physikalische Schäumen von Thermoplasten bietet ARBURG das neue Verfahren ProFoam. Dabei wird das Kunststoffgranulat bereits vor der Spritzeinheit mit Treibfluid in einer Granulatschleuse angereichert. Faserverstärkte Kunststoffe werden somit nicht zusätzlich geschert.

Mit Profoam lassen sich leichte, stabile und verzugsarme Bauteile mit homogener Schaumstruktur spritzgießen. Beim Einsatz faserverstärkter Materialien ergibt sich in der Regel eine größere mittlere Faserlänge der Glasfasern im Bauteil als beim herkömmlichen Kompaktspritzgießen. Ein effizientes Beispiel ist ein Kinematik-Gehäuse für das Pkw-Interieur Automotive-Anwendung, das mit 361 g rund 13 % leichter ist als ein vergleichbares kompaktes Bauteil.

Partikelschaum-VerbundSpritzgießen

Geschäumtes Teil mit Kunststoff kombiniert
Beim Partikelschaum-VerbundSpritzgießen (PVSG) wird ein geschäumtes Einlegeteil mit Kunststoff kombiniert. Durch definiertes Aufschmelzen der Oberfläche des geschäumten Einlegeteils beim Einspritzen des Kunststoffs entsteht ein Leichtbauteil mit dauerhaft mechanischer Verbindung, nachgeschaltete Montageschritte entfallen.

Das Herzstück der kompakten und flexiblen Automationslösung ist eine hydraulische Zwei-Komponenten-Spritzgießmaschine, die in einem Schritt ein fertiges Modellbaurad aus geschäumten EPP-Reifen, spritzgegossener PP-Felge und TPE-Ummantelung produziert. Für die Handhabung kommt ein mobiler Agilus-Sechs-Achs-Roboter (Kuka/fpt Robotik) zum Einsatz, der an einer quer zur Maschine angeordneten weiteren Linearachse verfährt. Die flexible siebenachsige Lösung ermöglichte dynamischere Bewegungen und um 43 % schnellere Eingriffe ins Werkzeug. Daraus resultierten kürzere Zykluszeiten und höhere Produktivität.

Leichtbau-Hebel

Starke Kombination: Langfasern und Organobleche
Am Beispiel eines Hebels wird gezeigt, wie sich das neue Faser-Direkt-Compoundieren (FDC) mit dem Umspritzen von zwei unterschiedlich starken endlosfaserverstärkten Thermoplast-Einlegern (Organobleche) kombinieren lässt. Ergebnis ist ein hochfestes Composite-Bauteil, das Metall substituieren kann.

Ein Sechs-Achs-Roboter greift die zwei unterschiedlich dicken endlosfaserverstärkten Thermoplast-Einleger (Organobleche) und wärmte sie im Zwei-Seiten-Heizverfahren materialschonend auf, bevor er sie bei exakter Umformtemperatur in das Werkzeug einlegt. Ein servohydraulisch arbeitender ALLROUNDER 820 S umspritzt die Organobleche mit langfaserverstärktem PP und produziert in 40 s Zykluszeit ein über 500 mm langes und nur 200 g schweres Bauteil mit zusätzlichen Funktions- und Versteifungselementen. Das entspricht einer Gewichtsreduktion von 62 % gegenüber Druckguss.