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04.08.2016

Entwicklungshilfe für Leichtbauanwendungen

Stammform für das Umformen und Hinterspritzen von Organoblechen

Um Interessenten schnell, unkompliziert und kostengünstig bei der Entwicklung von thermoplastischen Leichtbauteilen mit Organoblechen zu unterstützen, hat ein Team von Leichtbauspezialisten eigens eine hoch flexible Stammform entwickelt. Lediglich die formgebende Kavität ist für die Herstellung von Prototypen- oder Vorserienteilen aufzubauen.

Abspeckkur: Organobleche sind vor allem beim automobilen Leichtbau gefragt. Bereits auf der K 2013 präsentierte das Unternehmen eine entsprechende Anwendung. Der Anschraubpunkt wird direkt durch das Gewebe angespritzt (© Georg Kaufmann/Arburg)

Abspeckkur: Organobleche sind vor allem beim automobilen Leichtbau gefragt. Bereits auf der K 2013 präsentierte das Unternehmen eine entsprechende Anwendung. Der Anschraubpunkt wird direkt durch das Gewebe angespritzt (© Georg Kaufmann/Arburg)

Leichtbau mit Organoblechen ist ungebrochen ein wichtiges Thema, wenn es um besonders leichte und stabile Bauteile geht. Allerdings nähern sich viele potentielle Anwender – insbesondere aus Branchen außerhalb des Automobilsektors – nur zögerlich dem Thema. Als Gründe für diese Zurückhaltung nennt die Engineering-Gesellschaft GK Concept GmbH, Dresden, die vielfach zu kurzen Entwicklungszeiten in Verbindung mit zu kleinen Budgets sowie Unsicherheiten aufgrund der oftmals fehlenden spezifischen Kenntnisse. Als Resultat dieser Konstellation werden mögliche Entwicklungsprojekte oft erst gar nicht in Angriff genommen.

Vor diesem Hintergrund entstand die Idee, eine geeignete Stammform zu entwickeln. Zum Projektteam gehörten Experten von der Georg Kaufmann Formenbau AG, Busslingen/Schweiz, GK Concept, sowie dem Heißkanalspezialisten HRSflow, San Polo di Piave/Italien.

Stammform mit hydraulischem Nadelverschluss-System

Konzipiert und gebaut wurde schließlich eine Stammform, die wahlweise mit einem 1fach- oder einem 4fach Heißkanal mit hydraulischem Nadelverschluss-System ausgestattet werden kann. Beide Werkzeughälften sind mit Auswerfern bestückt, um für die unterschiedlichsten Geometrien gewappnet zu sein. Grund dafür ist, dass es sich bei mit Organoblechen verstärkten Bauteilen vielfach um Strukturbauteile handelt, die je nach Konzept auf der Düsenseite oder auf der gegenüberliegenden Seite mit Verstärkungsrippen versehen sein können. Bei einer Größe der Stammform von 700 x 700 x 1200mm sind Bauteilgeometrien mit Außenabmessungen bis zu 400 x 400mm realistisch.

Das eingesetzte Heißkanalsystem zeichnet sich durch eine genaue Temperaturführung aus, was die Verarbeitung technischer Polymere mit einem engen Verarbeitungsfenster zulässt. Der Verschleißschutz von Düsenkopf und Nadel ist für glasfaserverstärkte Kunststoffe mit einem Glasanteil von bis zu 30% ausgelegt. Somit lässt sich mit dem Werkzeug auch Polyamid 66 mit 30% Glasfaserverstärkung (PA66 GF30) im Temperaturbereich von etwa 280 bis 310°C verarbeiten. Die Werkzeug- Heißkanalkombination eignet sich ebenso für die Herstellung von Leichtbauteilen mit einer Matrix aus Polypropylen (PP) oder PP GF30.

Weniger Verschleiß bei glasgefüllten Materialien

Die Heißkanaldüsen sind mit konischen Nadelspitzen ausgestattet, was einerseits den Verschleiß bei der Verarbeitung von stark abrasiven, glasgefüllten Materialien minimiert und zudem zu einer besseren Abrissqualität beiträgt.

Die Stammform kann wahlweise mit einem 1fach- oder 4fach-Heißkanal mit hydraulischem Nadelverschluss-System ausgestattet werden* (© GK Concept)

Die Stammform kann wahlweise mit einem 1fach- oder 4fach-Heißkanal mit hydraulischem Nadelverschluss-System ausgestattet werden* (© GK Concept)

In der 4fach-Ausführung eignen sich die eingesetzten Heißkanaldüsen von HRSflow für durchschnittliche Schussgewichte von bis zu 1000g; die 1fach-Version ist für Schussgewichte von 200 bis 500g konzipiert.

Auf der Verteilerseite ist das Heißkanalsystem so isoliert, dass nur wenig Wärme an das Werkzeug abgegeben wird. Zusätzlich sind beide Formhälften mit jeweils zwei Isolierplatten versehen, um die Formeinsätze thermisch vom Stammformunterbau zu entkoppeln.

Stammform mit variothermer Verfahrenstechnik

Die Stammform ist überdies für eine variotherme Temperaturführung ausgelegt, um auch dieses Verfahren mit der Verarbeitung von Organoblechen zu kombinieren. Eine variotherme Temperaturführung ist insbesondere dann interessant, wenn etwa bei Strukturteilen dünne Verstärkungsrippen mit langen Fließwegen angespritzt werden sollen. Das Verfahren kommt auch infrage, um die Abbildungsgenauigkeit selbst sehr feiner Oberflächengestaltungen sicherzustellen.

Der Einsatz einer Stammform verkürzt für die Herstellung von thermoplastischen Leichtbauteilen mit Organoblechen die Entwicklungszeit bis zu den ersten Prototypteilen. Für ein Projekt sind lediglich die formgebenden Kavitäten neu herzustellen sowie die jeweilige Auswerferplatte anzupassen. Besonders bei Bauteilen in linker und rechter Ausführung soll sich diese Ersparnis gleich mehrfach auszahlen. (me)

*Der Aufbau der Stammform (von der festen zur beweglichen Seite) im Einzelnen: Isolierplatte (1), Werkzeug-Aufspannplatte (2), Heißkanal (3, im Bild 1fach), Zwischenplatte (4), Auswerferpaket feste Seite, hydraulisch betätigt (5), Formplatte feste Seite (6), Isolierplatten zur thermischen Entkopplung (7, 8), Formplatte bewegliche Seite (9), Auswerferpaket mechanisch betätigt (10), Werkzeug-Aufspannplatte (11), Isolierplatte (12)

Weiterführende Information
  • Faserverbundwerkstoffe halten sich  den Spiegel vor
    Kunststoffe 10/2014, Seite 144 - 148

    Faserverbundwerkstoffe halten sich den Spiegel vor

    Trotz zahlreicher Pilotprojekte wartet die Branche auf den Durchbruch

    Moderne Faserverbundkonstruktionen lassen sich an sehr unterschiedliche Beanspruchungen anpassen. Die Entwicklung solcher Bauteile...   mehr

Unternehmensinformation

Georg Kaufmann Formenbau AG

Rugghölzli 3
CH 5453 BUSSLINGEN
Tel.: +41 56 485-6500
Fax: +41 56 4965400

GK Concept GmbH

Weißeritzstr. 3
DE 01067 Dresden
Tel.: 0351 481966-10
Fax: 0351 481966-20

HRSflow GmbH

Schwanheimer Ufer 302
DE 60529 Frankfurt/Main
Tel.: 069 6681596-0

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