Die Branche ist kleinteilig und innovativ. Doch die eigene Expertise zu zeigen, ist nicht gerade die Stärke eines Werkzeugmachers. Zudem hat er häufig nicht mehr die Chance, sich mit seinem eigentlichen Kunden abzustimmen, da zwischen ihm und dem OEM zunehmend der Verarbeiter als Kommunikationspartner geschaltet ist. In diesem Dreiecksverhältnis muss sich der Werkzeugmacher zurechtfinden. Prof. Thomas Seul und Fabian Diehr haben erfolgreiche Akteure der Branche besucht, um unterschiedliche Wege durch das Dickicht aus Kunden- und Lieferantenbeziehungen einerseits sowie Hightech-Anforderungen andererseits aufzuspüren. 

Eine Reise durch die Branchenlandschaft des Werkzeug- und Formenbaus 

Automatisierungstechnik

Handling, Handhabungstechnik

Spritzgießwerkzeuge

Spritzgießen

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Reinraumsysteme / -technik

Innovationsmanagement

Qualitätssicherung

Werkzeug- und Formenbau

Trends folgen oder setzen? 

Klappern gehört zum Handwerk. In der Vergangenheit haben Handwerker auf Märkten mit hölzernen Klappern auf sich aufmerksam gemacht. Auch die Industrie heute versucht ihren Entwicklungen Gehör und Akzeptanz zu verschaffen, z. B. auf Messen und in den Medien. Was hatte die Spritzgießtechnik zuletzt zu bieten, auch abseits von Industrie 4.0? Vor allem Prozessentwicklungen, die den Einsatzbereich von Kunststoffbauteilen erweitern, sowie maschinentechnische Assistenzsysteme, die zuverlässiger eine gleichbleibend hohe Bauteilqualität ermöglichen. Und dann ist da noch das große Themenfeld Temperierung. 

Neue Wege zu besonderen Bauteileigenschaften bringen das Spritzgieß-Handwerk voran 

Steuern, Regeln

Industrie 4.0

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Spritzgießmaschinen

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

Schaumspritzgießen

Temperiertechnik

Klappern für die Kunststofftechnik 

Anspruchsvolle Teile auch bei kleinen Losgrößen wirtschaftlich zu fertigen, erfordert hohe Flexibilität. Das gilt nicht nur für das Prozessmanagement, sondern auch für die technische Ausstattung. Mit Zwischenplatten der A&E Produktionstechnik lassen sich Spritzgießmaschinen für mehrere Verfahrensvarianten nutzen. 

Heißkanal-Zwischenplatten ermöglichen kostengünstigen Einsatz von Spritzgießmaschinen für Sonderverfahren 

Normalien und Heißkanaltechnik

Spritzgieß-Sonderverfahren

Flexibler Technologiebaukasten 

Industrie 4.0, Leichtbau und Kombinationstechnologien – so lassen sich die aktuellen Trends und Herausforderungen zusammenfassen, die sich in den letzten Jahren in vielen verfahrenstechnischen Entwicklungen im Spritzgießen widerspiegeln. Die Aussteller zeigen in ihren Ankündigungen für die kommende K-Messe, dass sie auch weiterhin auf diese Themen setzen. 

Spritzgießverfahren zwischen Industrie 4.0, Leichtbau und Kombinationstechnologien 

Spritzprägen

Hybridtechnik

Elastomer-Spritzgießen

Reise mit bekanntem Ziel 

Durch intensive Entwicklungsarbeit konnte das Partikelschaum-Verbundspritzgießen seine Akzeptanz weiter ausbauen. Vielversprechend ist vor allem das große Leichtbaupotenzial in Verbindung mit geeigneten Oberflächen, funktionalen Deckschichten und integrierten Funktionen. Mit Blick auf die E-Mobilität erhalten diese Eigenschaften eine besondere Bedeutung. Der Trendbericht basiert auf einer Befragung von Experten der Branche. In den stark wachsenden Marktbereichen des automobilen Leichtbaus ist eine deutliche Dominanz der Spritzgießer gegenüber Partikelschaumverarbeitern festzustellen, die die heutigen OEMs mit teilespezifischem und fertigungstechnischem Know-how international beliefern. Voraussetzung für eine großserienfähige Kombinationstechnik ist die zielgerichtete und partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen den Konstrukteuren, Werkzeugmachern und Verarbeitern dieser beiden Fertigungsverfahren. 

Hohes Leichtbaupotenzial durch die Verknüpfung unterschiedlicher Materialien und Verarbeitungsverfahren 

Schaumstoffe und Vorprodukte

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Druck- / Kraftsensoren

Konstruieren mit Luft 

Großflächige naturfaserverstärkte Bauteile für die Innenausstattung von Fahrzeugen müssen leicht und belastbar sein. Zusätzlich werden sie mit integrierten Funktionselementen ausgestattet und hochwertigen Oberflächen beschichtet. Die intelligente Verknüpfung der unterschiedlichen Verarbeitungsverfahren Thermoformen, Spritzgießen und Reaktionstechnik ermöglicht es, die komplexen Anforderungen effizient zu erfüllen. Erste seriennahe Tests bestätigen die Verbundfestigkeit der drei Komponenten und zeigen das Potenzial für industrielle Anwendungen. 

Verfahrenskombination ebnet Weg zur Herstellung faserverstärkter Leichtbauteile  mit hochwertigen Oberflächen 

Polyurethan

Faserverarbeitung

Warmformen / Thermoformen

Beschichten, Kaschieren, Laminieren

Oberflächenveredelung

Schneller zum Ziel 

Zunehmende Anforderungen an Kunststoffformteile stellen Maschinenbauer und Anwender vor neue Aufgaben. Neuartige Verfahren zur Optimierung der Wanddicke sowie Weiterentwicklung von Simulationsmodellen für das Thermoformen und innovative Messverfahren können helfen, diese zu meistern. 

Materialcharakterisierung, Simulation und Qualitätsbewertung  

Spritzgießsimulation

Prozesssimulation

Optische 3D-Messsysteme

Die Kür des Thermoformens 

In Faserkunststoffverbunden wie CFK und GFK stellen Impactschäden hohe Herausforderungen an die zerstörungsfreie Prüftechnik, weil die anisotrope Werkstoffstruktur die Ergebnisinterpretation herkömmlicher Prüfverfahren erheblich erschwert. Mithilfe der Resonanten Frequenzsweep-Thermografie lässt sich innerhalb kurzer Zeit auf einfache Art und Weise die Existenz von signifikanten Impactschäden sicher detektieren. 

Impactschäden in CFK schnell und einfach finden 

Glasfasern / -matten

Kohlenstofffasern / -matten

Optische Mess- und Prüftechnik

Thermographie

Ultraschallprüfgeräte

Fehlstellen zum Leuchten bringen 

Die Engel Austria GmbH, Schwertberg/Österreich, treibt Systemlösungen für die Vernetzung von Produktionssystemen und die Nutzung von Maschinen-, Prozess- und Produktionsdaten für den Einsatz intelligenter Assistenzsysteme weiter voran. Um die großen Chargenschwankungen bei der Verarbeitung von Rezyklat zu kompensieren, setzt Engel auf das bereits etablierte System „iQ-weight-control“. Auch bei einem Wechsel des Rezyklats, der auf der Messe starke Chargenschwankungen simuliert, stellt dieses System eine vollständige Formteilfüllung sicher. 

Der „iQ process observer“ stellt ein intelligentes Assistenzsystem zur kontinuierlichen und phasenübergreifenden Überwachung mehrerer hundert Spritzgießparameter dar (© Engel) 

Engel auf der K 2019 

Folien

Mehr digitale Helfer 

Bewehrungen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK-Bewehrungen) zur textilen Bewehrung von Beton erfreuen sich wachsender Beliebtheit. Für die in der Qualitätssicherung geforderten Zugprüfungen sind bisherige Klemmlösungen aufgrund der empfindlichen Hochleistungsfasern allerdings nicht geeignet. Die Alternative – das Einkleben von Fasersträngen in Hülsen – ist äußerst zeitaufwendig und daher für größere Prüfserien ungeeignet. Eine Neuentwicklung zeigt, wie Glas- und Carbonbewehrungen mit hydraulischen Klemmbacken schnell und effizient geprüft werden können. 

 Glas- und Carbonbewehrungen effizient prüfen 

Messtechnik

Faserverstärkte Kunststoffe im Bau 

Alle drei Jahre lädt der Spritzgießmaschinenhersteller Engel seine Kunden und Partner zu einem Symposium nach Oberösterreich. Unter dem Eindruck mehrerer Weltpremieren, einer Vielzahl an herausfordernden Anwendungen und zukunftsweisenden Lösungen dürften die mehr als 3000 Besucher aus allen Erdteilen ihr Kommen nicht bereut haben. 

Das Engel Symposium 2015 steht im Zeichen von intelligenten Spritzgießlösungen  und "Industrie 4.0" 

Messdatenerfassung, Software

Messdatenerfassung und -verarbeitung

Metallpulver-Spritzgießen

Prozesse werden sicher – und selbstständig 

Das wichtigste Qualitätskriterium beim Thermoformen ist die Wanddicke des Fertigteils. Nach aktuellem Stand der Technik erfolgt die Messung in der Fertigung meist stichprobenartig und manuell. Ein am IKT in Stuttgart entwickeltes Thermoformwerkzeug ermöglicht nun die Inline-Wanddickenmessung bei unveränderter Taktzeit und uneingeschränktem Werkzeug-Handling. 

Effizienzsteigerung durch Inline-Wanddickenmessung beim Thermoformen 

Wanddicke nach Fledermaus-Art regeln 

„Die unzureichende Erfassung von Prozessdaten zählt zu den großen Nachteilen bei der Thermoformung“, erklärt Peter Schöberl, Geschäftsführer der Toolvision GmbH. Die Werkzeuge und Maschinen seien oft nicht mit integrierter Sensorik zur Überprüfung von Temperaturen, Drücken, Wegen, Kräften und Zustandsdaten ausgerüstet. Hohe Ausschussmengen, die Abnutzung von Werkzeug und Maschine sowie hohe Stückkostenfaktor können daraus resultieren. 

Messtechnik zur einheitlichen Qualitätskontrolle 

Messtechniksoftware

Sensoren / Messwertaufnehmer

Thermoformprozess überwachen 

Um sich als mittelständischer Compoundeur auf die schnellen und unterschiedlichen Marktanforderungen einstellen zu können, müssen alle Produktionsbereiche aufeinander abgestimmt sein. Dafür wurde gemeinsam mit einem Maschinenbauer ein ganzheitliches und weltweit einheitliches Konzept zur flexiblen Compoundierung entwickelt. 

Qualität, Effizienz und Flexibilität durch einheitliche Compoundier- und Extrusionstechnik 

Supply Chain Management

Compound

Extrusion

Compoundieren

Q-Management(system), Strategie

Compoundeure

Ganzheitlich produzieren, Qualität garantieren 

Bei der Entwicklung und Produktion des Herzstücks einer Brennstoffzelle steht und fällt die Qualität mit der permanenten Kontrolle der Membran-Schichtdicke. Keine leichte Aufgabe, da sie aus einem Hochleistungskunststoff sehr hoher Dichte besteht. 

Radiometrisches Messverfahren und Software erlauben präzise Messergebnisse 

Brennstoffzelle

Flachfolien- und Plattenextrusion

Dickenmessgeräte

Membranen sicher produzieren 

Endlosfaserverstärkte Bauteile  sicher im Blick 

Integrierte Produktionsüberwachung erhöht Prozesssicherheit beim FiberForm-Verfahren 

Eine effiziente Methode zur Herstellung funktionsintegrierter Leichtbaukomponenten ist die Kombination des Spritzgießens mit dem Thermoformen endlosfaserverstärkter thermoplastischer Einleger. Um eine genaue Positionierung des Organoblechs und eine möglichst kurze Transferzeit ins Werkzeug zu erreichen, hat KraussMaffei das Layout der Produktionszelle angepasst. Eine in die Maschinensteuerung integrierte Software stellt zudem sämtliche qualitätsrelevante Prozessdaten zur lückenlosen Überwachung und Auswertung zur Verfügung. 

Dipl.-Ing. Stefan Schierl; Dr. Mesut Cetin; Dipl.-Ing. (FH) Christian Herrmann; Dipl.-Ing. Martin Würtele 

[1] N.N.: Organoblech-Verarbeitung mit Mehrkomponententechnik kombiniert. Kunststoffe 108 (2018) 8, S. 62-64 

[2] Mitzler, J.; Fenske, S.: In wenigen Schritten zum Wunschgewicht. Kunststoffe 106 (2016) 3, S. 68-70 

[3] Hummel, S.; Knorr, L.; Karlinger, P.; Schemme, M.: Eine Frage der Haftung. Kunststoffe 107 (2017) 7, S. 41-45 

[4] Götze, C.; Böhme, P.; Rietman, B.; Boxus, E.; Fenske, S.; Schierl, S.: Heiße Laminate sicher im Griff. Kunststoffe 106 (2016) 9, S. 165-169 

[5] Guglhör, T.: Experimentelle und modellhafte Betrachtung des Konsolidierungsprozesses von carbonfaserverstärktem Polyamid-6. Dissertation, Universität Augsburg 2017 

[6] Cetin, M.; Herrmann, C.; Schierl, S.: Highly Dynamic and Homogeneous Heating of Organo Sheets. Lightweight Design worldwide 10 (2017) 6, S. 34-41 

[7] Schierl, S.; Cetin, M.; Herrmann, C.: In-line process monitoring of series production of endless fiber reinforced components. ITHEC Conference 2018, Bremen 

KraussMaffei Technologies GmbH 

https://www.krauss-maffei.com

KU_2019_03_Endlosfaserverstaerkte-Bauteile--sicher-im-Blick.pdf

Ausgabe-2019-03

7978609 MGV_CD_KraussMaffei_FiberForm

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