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22.04.2013

Gewichtsreduzierung bei Spritzgießbauteilen

Rippen verbessern die Anbindung des EPP-Schaums an die spritzgegossene Deckschicht (© Kunststoffe)

Rippen verbessern die Anbindung des EPP-Schaums an die spritzgegossene Deckschicht (© Kunststoffe)

Zur Herstellung geschäumter Spritzgießbauteile kommen bisher vorrangig Verfahren zum Einsatz, bei denen die thermoplastische Schmelze chemisch oder physikalisch aufgeschäumt wird. Eine Alternative dazu ist das so genannte Partikelschaum-Verbundspritzgießen. Dabei werden zunächst geschäumte Bauteile aus treibmittelhaltigen Schaumperlen – beispielsweise unter Einsatz von Wasserdampf – hergestellt. Diese Schaumstrukturen werden anschließend in einem Spritzgießwerkzeug umspritzt. Mit dem Partikelschäumen lassen sich deutlich niedriger Bauteildichten erreichen als mit den bisher üblichen Schäumverfahren des Spritzgießens. Darüber hinaus weist der Partikelschaum attraktive Eigenschaften hinsichtlich der Energieabsorption, der Akustik, der Wärmeisolierung oder der Funktionsintegration auf.

Beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs wird der Partikelschaum allerdings hohen Temperaturen und einem hohen Spritzdruck ausgesetzt. Dies kann dazu führen, dass der Schaum kollabiert, falls die Dichte des Schaums geringer ist als etwa 0,1 g/cm³. Um dennoch Bauteile mit einer sehr niedrigen Schaumdichte herzustellen, muss die Bauteilherstellung daher in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Das bedeutet, dass im ersten Schritt eine harte thermoplastische Schale gespritzt wird. Anschließend erfolgt die Inline-Fertigung der Partikelschaumstruktur.

Zu dieser Verfahrenstechnik hat die Neue Materialien Bayreuth GmbH eine Machbarkeitsstudie durchgeführt. Dabei wurde mit einem Versuchswerkzeug ein im Inline-Verfahren hergestellter Verbund aus PP-Vollmaterial und einem EPP-Partikelschaum produziert. Im Anschluss wurden die Verbundeigenschaften in Abhängigkeit der Werkzeuggeometrie, der Materialkombination und der Prozessparameter geprüft und beurteilt. Dabei stellte sich unter anderem heraus, dass es möglich ist, stoffschlüssige Verbindungen an den glatten Formteilen herzustellen. Durch gezielte Verwendung von Rippenstrukturen lässt sich die Verbundfestigkeit durch den zusätzlichen Kraftschluss erheblich steigern.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Wobbe – Bürkle – Partner
DE 82538 Geretsried
Tel: +49 8171 385733-5
Fax: +49 8171 385733-6


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