Zunehmend wünschen sich auch Käufer von Mittelklasse- und Kleinwagen mehr Individualität im Innenraum. Unter dem Projektnamen "SurfaceTechnologies" hat Covestro einen integrierten, serientauglichen Material- und Prozessansatz auf Basis von Polycarbonat entwickelt.
Er kommt laut Covestro diesem Trend entgegen und erlaubt eine wirtschaftliche Herstellung von Dekorbauteilen. Autohersteller könnten damit im Innenraum individuell maßgeschneiderte Design- und Styling-Varianten umsetzen – vom Standardmodell bis zum Premiumsegment.
Auf der Fachmesse Fakuma vom 13. bis 17. Oktober 2015 in Friedrichshafen zeigt das Unternehmen unter anderem Prototypen von Bauteilen, die in einem dynamisch temperiertem Spritzgießwerkzeug mit dem MuCell-Schäumverfahren hergestellt wurden. Dabei handelt es sich um Handschuhkastendeckel aus dem Polycarbonat-ABS-Blend Bayblend, dessen Oberfläche hochglänzende und strukturierte Bereiche aufweisen. "Aufgrund der dynamischen Temperierung und des für solche Zwecke zugeschnittenen Materials wird auch unter Verwendung des
physikalischen Schäumens eine exzellente Oberflächengüte erreicht", heißt es. Hersteller könnten deshalb auf einen zusätzlichen Beschichtungsschritt verzichten.Durch das tiefere "Einbetten" der empfindlichen Hochglanzbereiche in die Struktur würden diese vor Kratzern und Berührungsschmutz geschützt. Falls das Teil dennoch lackiert oder anderweitig beschichtet werden soll, sei die Oberfläche dafür gut vorbereitet.
Leichtgewichtige Bauteile durch physikalisches Schäumen
"Für die Herstellung der Prototypen haben wir eine Kombination verschiedener Technologien genutzt", erläutert Rainer Protte, der in der Business Unit Polycarbonates von Covestro für die Entwicklung von Sonderspritzgießverfahren verantwortlich ist. "Dadurch ist es möglich, Formteile mit hoher Formteilqualität und geringerem Gewicht herzustellen und dabei gleichzeitig Kosten einzusparen." Da sei zum einen das physikalische Schäumen zu nennen, das die Herstellung mikrozellulärer Schäume ermögliche. "Dabei wird Stickstoff im überkritischen Zustand über Injektoren in den Spritzgießzylinder und damit direkt in die Schmelze injiziert. Gegenüber dem konventionellen Spritzguss werden Qualitätsmerkmale wie Ebenheit, Rundheit und Verzug aufgrund verringerter und gleichmäßigerer innerer Spannungen und einer gleichmäßigeren Schwindung deutlich verbessert und Einfallstellen vermieden oder reduziert. Der Nachdruck kann bei diesem Verfahren entfallen", heißt es weiter.
Dank des physikalischen Schäumens werde auch die Fließfähigkeit der Schmelze verbessert, wodurch eine Reduzierung der Formteilwanddicke möglich werde, ohne dass der Spritzdruck unzulässig hoch werde. "Gegenüber herkömmlichen Verfahren spart diese Lösung Gewicht und Treibstoff ein, auch wegen der geringeren Dichte der Schäume im Vergleich zu massiven Kunststoffen. Zurzeit arbeiten wir an einer weiteren Senkung der Wanddicke."
Exzellente Oberflächen dank dynamischer Werkzeugtemperierung
Nachteil des Schäumens ist die meist schlechtere Oberflächenqualität, die sich in Form von Schlieren zeigt. Dieses Problem kann aber laut Covestro mit einer dynamischen Werkzeugtemperierung gelöst werden: "Vor dem Einspritzen wird die Kavitätsoberfläche des Werkzeugs bei der Verarbeitung von amorphen Thermoplasten auf das Niveau der Glasübergangstemperatur des Kunststoffs aufgeheizt. Direkt nach dem Einspritzen der Schmelze erfolgt dann eine Abkühlung auf Entformungstemperatur. Das Verfahren ermöglicht auch bei gefüllten oder verstärkten Kunststoffen eine exzellente Oberflächengüte. Durch die hohe Werkzeugwandtemperatur wird die Oberfläche des Formteils praktisch glattgebügelt. Darüber hinaus ist eine sehr gute Abformung von Strukturen möglich."
Während des Projekts arbeitete Covestro eng mit einer Reihe von Partnern zusammen: der gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik in Meinerzhagen (Temperierprozesse), dem Werkzeughersteller Krallmann, Hiddenhausen, sowie der Firma J. & F. Krüth in Solingen, die sich auf die Narbung der Werkzeugoberfläche, in diesem Fall eine 3D-Laserstruktur, spezialisiert hat.
Stärke des Innenraumkonzepts von Covestro sind den Angaben nach die unzähligen Gestaltungsmöglichkeiten, die sich hinsichtlich Form, Farbe, Oberflächenstruktur und Glanzgrad eröffnen. Hinzu komme, dass sich die Bauteile durch Beschichten weiter veredeln ließen, zum Beispiel, wenn Chrom-, Leder-, Echtholz- oder Soft-Feel- Oberflächen gewünscht seien. Auch Lichteffekte wie Ambientebeleuchtung seien mit transparenten und transluzenten Polycarbonattypen möglich.