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23-05-2018 | Mechatronik | Nachricht | Article

Krauss-Maffei bringt das FiberForm-Verfahren auf Trab

Author: Andreas Burkert

3:30 min reading time

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Auf der NPE in Orlando zeigt Krauss-Maffei eine FiberForm-Anwendung in Verbindung mit einer Wendeplattentechnik für das Mehrkomponenten-Spritzgießen. Die Bauteile werden nicht nur leichter, sondern auch günstiger.

Das von Krauss-Maffei entwickelte FiberForm-Verfahren kombiniert das Thermoformen von Organoblechen und das Spritzgießen in einem Prozess. Das Ergebnis sind besonders leichte und zugleich mit einem hohen Festigkeitsniveau versehene faserverstärkte Kunststoffbauteile, die vor allem im Fahrzeugbau eingesetzt werden. Laut Paul Caprio, President Krauss-Maffei Corporation, lassen sich dadurch faserverstärkte Leichtbauteile "wirtschaftlich in großen Stückzahlen und schnellen Zykluszeiten herstellen“. Dass sich das FiberForm-Verfahren auch mit dem Mehrkomponenten-Spritzgießen effizient verbinden lässt, demonstrierte Krauss-Maffei soeben auf dem Messestand der Plastikmesse NPE in Orlando.

Dort produzierte eine GXW 450-2000/1400 SpinForm mit Wendeplattentechnik eine Mittelarmlehne für den Fahrzeuginnenraum. Ein ein Millimeter dickes endlosfaserverstärktes Organoblech wurde zunächst mit Polypropylen (PP) umspritzt und anschließend direkt mit einem thermoplastischen Elastomer (TPE) überspritzt. Dem Unternehmen zufolge lassen sich durch diese Kombination ganz neue optische und haptische Bauteileigenschaften von thermoplastischen Composites in einem Prozess realisieren. So verfügt die auf der NPE produzierte Mittelarmlehne dank der TPE-Komponente über eine besonders weiche und optisch ansprechende Oberfläche der Funktions- und Sichtteile, was den Komfort und die Optik im Fahrzeuginterieur erhöht.

Kombination aus FiberForm und die Mehrkomponententechnik

Der Einsatz des Organoblechs wiederum führt zu einer höheren Steifigkeit und Festigkeit des Bauteils. Dadurch können die Versteifungsrippen und das Bauteil selbst dünnwandiger gestaltet werden, was eine Gewichtsreduzierung mit sich bringt. Großes Potenzial für die Kombination aus FiberForm und die Mehrkomponententechnik sieht Krauss-Maffei zum Beispiel im Fahrzeugbau für semistrukturelle Leichtbaukomponenten im Interieur oder zwischen Fahrgastzelle und Motorraum.

Weil hohe Stückzahlen eine der Stärken der FiberForm-Technik sind, wurde bei der Auswahl der passenden Mehrkomponenten-Technologie b die Wendeplattentechnik SpinForm gewählt. Die bietet im Vergleich zu anderen Technologien wie Drehtisch, Indexplatte oder Schiebetisch zahlreiche Vorteile. So lassen sich durch den Einsatz von zwei Trennebenen doppelt so viele Kavitäten bei gleicher Schließkraft realisieren. Das erhöht die Wirtschaftlichkeit. Da zwischen dem vertikalen Holmpaar gedreht wird, bietet die SpinForm-Technik viel Platz auch für große Werkzeuge und ist damit für die Produktion von großflächigen oder mehreren Bauteilen gut geeignet. Darüber hinaus erlaubt die Technik die Integration von Sonderverfahren wie das Prägen.

Zykluszeiten von unter 60 Sekunden

Um bei dem Verfahren die Zykluszeiten zu verringern, hat Krauss-Maffei die Wendeplattentechnik mit einer intelligenten Automationslösung und einer dem Spritzgießprozess optimal angepassten Aufheiztechnologie kombiniert. Laut Unternehmen werden für diese Mehrkomponenten-Anwendung Zykluszeiten von unter 60 Sekunden erreicht. Bei dem Vorgehen wird das Organoblech zunächst über ein einfaches Schubladensystem in die Produktionszelle übergeben. Für eine positionsgenaue Übergabe an das Werkzeug erfolgt eine optische Inspektion des Organoblechs. Damit wird gewährleistet, dass nur einwandfreie Halbzeuge an den Einlegeroboter, ein Industrieroboter IR 600 R3000 K/S, übergeben und diese vom Roboter immer gleich aufgenommen werden.

Anschließend wird das Organoblech in der Infrarot-Heizstation beidseitig aufgeheizt und vertikal an das Werkzeugsystem übergeben. Die Infrarot-Heizstation befindet sich direkt über der Werkzeug-Trennebene. Dadurch konnten wir die Transferzeit des Organoblechs noch einmal reduzieren und die Gesamtzykluszeit minimieren. Im ersten Zyklusschritt werden nun auf der einen Seiten der Wendeplatte mit der ersten Spritzgießeinheit die Grundkomponenten der Mittelarmlehne hergestellt (Ober- und Unterschale). Die Oberschale entsteht durch die Umspritzung des Organoblechs mit PP, wohingegen die Unterschale aus reinem PP urgeformt wird. Für den zweiten Zyklusschritt dreht sich die Wendeplatte und es erfolgt ein Überfluten der Bauteile mit TPE mit der zweiten Spritzgießeinheit. 

Während die Oberschale (Sicht- und Funktionsfläche) vollflächig mit TPE geflutet wird, wird die Unterschale punktuell geflutet. Anschließend erfolgt die Bauteilentnahme (Ober- und Unterschale) über den zweiten Industrieroboter, ein IR 600 R2030 F/K. Das Aufheizen der Organobleche und die Entnahme der Bauteile erfolgen parallel, die einzelnen Prozessschritte werden also zeitlich voneinander entkoppelt. Das spart wiederum wertvolle Zykluszeit.

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