Die Preh GmbH, Bad Neustadt, hat mithilfe des Polymethacrylmethylimid (PMMI)-Werkstoffs Pleximid TT50 der Evonik AG, Essen, eine Touchoberfläche entwickelt, die sich durch haptische Fühlhilfen leichter bedienen lässt. Eingesetzt wird sie aktuell im 4-Zonen-Klimabediengerät des 5er und 7er BMWs. 

Touchoberfläche mit haptischer Fühlhilfe 

Bedienterminals

HMI, Bedienelemente, Displays

Kunststoff Werkstoffe

Hochleistungskunststoffe

Oberflächentechnik

Klimabediengerät mit PMMI Pleximid 

Touch-Bedienung durch integrierte und gedruckte Elektronik sowie haptische Feedback-Funktionen sind genauso wie lackierte Oberflächen mit Selbstheilungseffekt eine Herausforderung für die Kunststofftechnik. Sie könnten zu immensen Fortschritten bei der Auslegung und Produktion von Kunststoffbauteilen führen. In Kombination wären die drei Techniken eine unschlagbare Lösung für Mensch-Maschine-Schnittstellen. 

Moderne Fertigungstechniken für smarte und dekorative Oberflächen 

Polycarbonat

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Folien

Oberflächenveredelung

Schnittstellen zwischen Mensch  und Maschine 

In einem Gemeinschaftsprojekt haben sieben Unternehmen eine Technologiekombination für die Herstellung von elektronisch funktionalisierten, qualitativ hochwertigen Oberflächen u. a. für Anwendungen im und am Automobil entwickelt. Zum ersten Mal öffentlich zu sehen waren die Demo-Bauteile auf der Fakuma 2018.  

Kombination von Technologien zur Herstellung elektronisch funktionalisierter Kunststoffbauteile 

Polyurethan

Laserstrukturieren

Lackieren

Im One-Shot-Verfahren zur Premium-Oberfläche 

Der europäische Markt dekorativer Verchromung befindet sich im Umbruch. Grund ist die REACh-Gesetzgebung, die im EU-Raum die über Jahrzehnte bewährte Verchromung auf Basis von Chrom(VI) einschränkt. Neben dem Bemühen um eine Autorisierung zur weiteren Verwendung von Chrom(VI) konzentrieren sich die europäischen Galvanik-Betriebe verstärkt auf eine Umstellung auf dreiwertige Verchromung. Ein Überblick über Hürden und Herausforderungen dieses Wandels.

Verchromte Bauteile für die Automobilfertigung haben neben dekorativen oft auch funktionale Eigenschaften, wie beispielsweise Symboldurchleuchtung

Wandel bei der Verchromung von Automobilkomponenten

Galvanisieren

Chemisches Bearbeiten (Auftragen)

An Chrom(III) führt kein Weg vorbei

Am Beispiel von Polyethylen wird ein bionisches chromfreies Verfahren zu Kunststoffmetallisierung vorgestellt.

Muschelklebstoff kann als haftvermittelnde Schicht zwischen Kunststoffsubstrat und Metall eingesetzt werden.

Muschelklebstoff als haftvermittelnde Schicht zwischen Kunststoffsubstrat und Metall

Polyethylen

Thermoplaste

Polypropylen

Bioinspirierte Metallisierung von Polyolefinen

Einfachheit, Leistungsfähigkeit und Individualisierung sind Ansprüche, die besonders bei Automatisierungslösungen für Spritzgießmaschinen gelten. Hier bietet die Keba AG mit ihrer Steuerungsplattform KePlast für die Kunststoffindustrie ein skalierbares System mit flexiblen Anpassungsmöglichkeiten. Damit sind die Anwender für alle Herausforderungen der Industrie 4.0 gerüstet. 

Wenn nutzerfreundliche Multitouch-Bedienung auf leistungsfähige Hardware und  Projektierung trifft 

Steuerungen (Hardware und Software)

Industrie 4.0

Spritzgießmaschinen

Für kommende Anforderungen gewappnet 

Reifenhäuser entwickelt derzeit einen digitalen Baukasten, der aus fünf interagierenden Modulen besteht. Er soll Kunststoffverarbeitern die Transformation zur Smart Factory ebnen.  

Schritte zur Digitalisierung von Extrusionsanlagen 

Automatisierungstechnik

ERP-Systeme

Extrusion

Diagnosesysteme

Gimme five! 

Die Automatisierung in der Kunststoffindustrie wird komplexer, das Innovationstempo nimmt zu, der Wettbewerbsdruck erhöht sich. Eine offene und sichere Automatisierung ermöglicht es, den traditionellen Maschinenbau mit den neuesten I4.0-Technologien zu vereinen. 

Neue Herausforderungen und Chancen durch Industrie 4.0 

Weltweite Vernetzung für die Kunststoffindustrie der Zukunft 

Die Touch-Bedienung von Endgeräten wurde mit dem Smartphone erlernt, auf das Automobil übertragen und hat sich mittlerweile auch bei Haushaltsgeräten durchgesetzt. Für fugenlose Oberflächen inklusive Bedienelementen und Verschwinde-Effekt bieten spezifische Kunststoffcompounds präzise einstellbare Eigenschaften. 

Spezialcompounds für Lichtreflexion, -streuung und Black-Panel-Effekt 

Haustechnik

Compound

Compoundeure

Feine Strichführung in hell und dunkel 

Bei der Produktion von Kunststoffsystemen für Diagnostik und Medizin gelten hohe Qualitätsansprüche. Werkzeuginnendruck-Sensoren von Kistler, kombiniert mit einem Prozessüberwachungssystem, helfen dem Medizintechnik-Lieferanten Riegler dabei, seine Produkte nicht nur patientensicher und effizient zu fertigen, sondern auch weiterzuentwickeln. 

Prozessüberwachung mit Werkzeuginnendruck-Sensoren erhöht Automatisierungsgrad  und Patientensicherheit 

Prozessvisualisierung

Steuern, Regeln

Spritzgießwerkzeuge

Spritzgießen

Druck- / Kraftsensoren

Medizintechnik

Keine Chance für "Short Shots" 

Die Fertigung von dreidimensionalen Bedienelementen, die nicht nur leicht gekrümmt sind, sondern große Verformungstiefen aufweisen, ist eine große Herausforderung. Damit sie dennoch funktionieren, kommt es auf die gewählten Folien und Druckpasten an.

Bedienfeld der Mittelkonsole aus dem Projekt KaKon

Kapazitive User Interfaces im Automobil

Gedruckte Elektronik

Elektronik

Kfz-Elektronik

Anzeige- und Bedienelemente

Mobile Automation

Automotive

Fahrzeugbau

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Leitfähige Bedruckung unter extremer Verformung

Displays harmonisch in die Linienführung eines Fahrzeugcockpits zu integrieren war bisher eine echte Herausforderung. Das Unternehmen Continental setzt nun eine Kombination aus Film Insert Molding, In-Mold Decoration und Spritzprägen ein, um große dreidimensional geformte Kunststoffblenden zu fertigen.

In die durchgehend 3D-geformte Instrumentenblende sind zwei Displays nahtlos integriert

Großflächige gebogene Kunststoffblenden mit integrierten Displays

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoffe

Photonik

Optik

Technische Kunststoffe

Display im Automobil

Thermoformanlagen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Warmformen / Thermoformen

Formsache Automobildisplay

Herstellungsverfahren für Folien und das effiziente Steuern von Beschichtungsprozessen zeigt das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP und dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB auf der International Converting Exhibition Europe ICE vom 21.-23. März 2017 in München. 

Funktionale Folien und effiziente Verfahren 

Beschichtungsprozesse inline steuern und kontrollieren  

Die Evonik Resource Efficiency GmbH, Essen, hat mit dem Polyetheretherketon (PEEK) Vestakeep ein Pulver entwickelt, das den Verschleiß von Komponenten in industriellen Anwendungen verringert. Die PEEK-Pulver eignen sich für Anwendungen mit sehr hohen mechanischen, thermischen und chemischen Anforderungen. Das Beschichtungsmaterial hält laut Hersteller Dauergebrauchstemperaturen von bis zu 250° C stand und weise darüber hinaus gute Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit auf. 

Weniger Verschleiß in Industriekomponenten 

Beschichtungsmassen

Gleitmittel für Kunststoff

PEEK-Pulver Vestakeep 

Für die Dachreling des aktuellen Opel-Kompaktkombis suchte der spanische Automobilzulieferer SRG eine Alternative zum bislang verwendeten Aluminium. Die Wahl fiel auf das mineralfaserverstärkte PC+ABS-Blend Pulse XT9215 von Trinseo. Der Werkstoff ist der Beginn einer Serie von PC+ABS-Formulierungen für leichte und wirtschaftlich produzierte automobile Außenanwendungen. 

Ein mineralfaserverstärktes PC+ABS-Blend ersetzt in einer Dachreling serienmäßig Aluminium 

Styrol-Copolymerisate

Verstärkungsstoffe

In bester Außenlage 

„ChromeTouch“ wertet den Fahrzeuginnenraum auf und erhöht den Bedienkomfort

Der Kunststofftechnik Bernt ist es gelungen, eine Touch-Oberfläche direkt auf die Chromelemente zu bringen.

Verchromte Kunststoffteile können eine Echtmetalloberfläche mit einem geringen Gewicht und einer hohen Funktionsintegration wie beispielsweise hinterleuchteten Symbolen verbinden. Dies war bisher auf einfache Status-Anzeigen oder Ambientebeleuchtungen begrenzt. Der Kunststofftechnik Bernt ist es nun gelungen, eine Touch-Oberfläche direkt auf die Chromelemente zu bringen.

Chromoberflächen und Lichttechnik ergänzen sich besonders in Fahrzeuginnenräumen. Dies wird vor allem dadurch deutlich, wie verchromte Bauteile im Tag-Nacht-Design Akzente setzen. Dabei kann die Metalloberfläche ihren Vorteil der 100-prozentigen Lichtdichtheit ausspielen, sodass nur genau vordefinierte Bereiche beleuchtet sind. Durch diese kombinierte Technologie ergeben sich für verchromte Bauteile völlig neue Möglichkeiten, insbesondere in Bezug auf die Kommunikation mit dem Fahrer. „Diese besonderen Bauteile bestehen aus mehreren Kunststoffkomponenten und erlauben es, Symbole oder komplette Bereiche durchleuchten zu lassen“, erklärt Marco Läufle, Projektleiter der Kunststofftechnik Bernt GmbH (KTB). „Wir entwickeln solche Bauteile bereits seit vielen Jahren und nutzen unser patentiertes Laserverfahren, um dabei ein hohes Maß an Genauigkeit und Flexibilität zu erreichen. Diese Bauteile machen inzwischen einen hohen Anteil des aktuellen KTB-Umsatzes aus.“

Für die Entwickler von KTB stellte sich angesichts der Fülle an Möglichkeiten, Chrom und Licht miteinander zu verbinden, schnell die Frage, ob sich das Anzeigen von Informationen nicht gleichzeitig mit einer Steuerung bestimmter Funktionen verbinden lässt. So wäre es für den Fahrer ein großer Komfortgewinn, wenn er beispielsweise die Ambientebeleuchtung nicht nur sehen, sondern diese direkt am leuchtenden Zierteil steuern bzw. aktiveren könnte. Um dies zu ermöglichen, entwickelte das Unternehmen eine neue Touch-Oberfläche direkt auf der Chromschicht, womit Optik und Haptik vereint und um eine Funktion erweitert werden. Mit „ChromeTouch“ lassen sich sämtliche Bedienungen im Fahrzeug einfach ohne störende Schalter auf eine flexibel einsetzbare Chromoberfläche übertragen. Derzeit betrachtet das Team von KTB bevorzugt die Ambientebeleuchtung selbst, aber auch Lichtmodule zur Steuerung der Innenbeleuchtung und Memoryschalter für die Sitzverstellung. Diese Produktgruppen sind aber erst der Anfang der Entwicklung. Dadurch sollen Automobilhersteller in die Lage versetzt werden, ganze Schalterleisten so auszulegen, dass sie mittels kapazitivem Touch zu steuern sind. Den Designmöglichkeiten sind dabei keine Grenzen gesetzt. Zusätzlich können Bereiche der Chromoberfläche durch Symbole oder Umrandungen optisch hervorgehoben und hinterleuchtet werden.

Die größten Vorteile der ChromeTouch-Entwicklung stecken in der sehr gut leitenden Echtmetalloberfläche, sodass keine zusätzlichen Sensorleisten eingebracht werden müssen. Dadurch werden sowohl in der Produktion bei KTB als auch in den Folgeprozessen enorme Kosten bei gleichbleibender Funktionalität und Qualität eingespart. Weiterhin erwarten die Entwickler, dass sich aufgrund der hohen Funktionsintegration die Prozesskette mit dieser Technologie erheblich verschlanken lässt. Die Funktionen hat der Kunststoffexperte in einem Demonstrator (Foto oben) bereits technisch realisiert. Im Zuge dessen bindet KTB im kapazitiven Schalterbereich bereits bewährte Komponenten in den Oberflächenaufbau ein. Auf diese Weise lassen sich bestehende Systeme einfach nach- oder umrüsten.

Optik und Haptik werden um eine Steuerungsfunktion erweitert

Wie auch bei regulären Touch-Oberflächen nutzen die KTB-Entwickler die projiziert-selbstkapazitive Erfassung, die eine Schaltung durch einfaches Berühren oder Annähern eines Fingers an die Oberfläche auslöst. Dabei lädt sich die galvanisierte Sensoroberfläche, die gleichzeitig als Elektrode dient, mit einer Spannung auf, die anschließend wieder entladen wird. Ein Mikroprozessor misst die verstrichene Zeit zwischen Auf- und Entladung. Nähert sich nun ein Finger, wirkt dieser wie ein Kondensator, was die Kapazität des Sensors messbar ändert. Der Mikroprozessor erkennt die Änderung der Lade- bzw. Entladezyklen und löst die entsprechende Schaltung aus.

Die Sensorik bei den aktuellen Entwicklungen von KTB beruht auf einem bewährten Prinzip. „Wir wollten hier aber noch einen Schritt weitergehen, denn sowohl die Sichtflächen als auch jene, die sich im Hintergrund befinden, lassen sich über die projizierte kapazitive Sensoroberfläche schalten“, berichtet Läufle. So können beispielsweise Rückseiten lackierter Bauteile durch eine galvanisch abgeschiedene Sensorfläche kostengünstig und prozesssicher mit einer kapazitiven Schaltung ausgestattet werden.

Prototyp für eine oberflächenkapazitive Sensorfläche

Basierend auf den jüngsten Erfolgen in der Entwicklung forscht KTB aktuell daran, eine oberflächenkapazitive Sensorfläche zu erstellen. Damit lassen sich noch mehr Funktionen in ein Galvanikbauteil integrieren. Durch die X- und Y-Positionserkennung können einstige Zierbauteile eine Fülle an Informationen aufnehmen, verarbeiten und diese durch Licht, einen Bildschirm oder ein haptisches Feedback wiedergeben. Ein erster Prototyp befindet sich in der Entwicklung.

Wie sich die Fahrzeuge und Anforderungen immer weiterentwickeln, so müssen sich auch die eingesetzten Materialien und Oberflächen verändern. „Einen ersten Schritt sind wir mit der ChromeTouch-Oberfläche gegangen. Die neuen Sensorflächen bieten darüber hinaus viel Potenzial, den Funktions- und Einsatzumfang der Fahrzeuginnenraumausstattung in Zukunft zu erhöhen. Gleichzeitig lassen sich Funktionen direkt am Funktionselement steuern und sind so, ohne lange Suche in Untermenüs, direkt zu erreichen“, so Läufle abschließend.

Kunststofftechnik Bernt GmbH  

Ausgabenartikel KU05-22

Mit ChromeTouch lassen sich viele Bedienelemente im Fahrzeug wie beispielsweise die Ansteuerung der Fensterheber, Klimaanlage oder anderer Assistenzsysteme, aber auch der Innenbeleuchtung ohne störende Schalter auf eine flexibel einsetzbare Chromoberfläche übertragen.

Bauteile bei der Beschichtung in der Galvanik.

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