CFK-Motorhaube in einem Schuss

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Institut für Kunststoff- verarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen

Senkrechte Werkzeugpositionierung optimiert den Prozess

Das Grundprinzip des am IKV entwickelten Spaltimprägnierverfahrens beruht darauf, innerhalb des geschlossenen Formwerkzeugs einen Fließspalt oberhalb des Preforms zu erzeugen. In diesem Spalt verteilt sich das Harzsystem schnell und widerstandsarm. Eine anschließende Imprägnierung des nicht komprimierten Preforms in Dickenrichtung reduziert die Imprägnierwege und -zeiten. Die senkrechte Positionierung des Werkzeugs bietet dabei den Vorteil, dass das Harzsystem entgegen der Schwerkraft von unten nach oben fließt. So wird eine homogene Fließfront erzeugt und Luftblasen werden optimal abgeführt.

Zur Herstellung von Bauteilen mit einer harzundurchlässigen Schaumstruktur wurde die Werkzeugtechnik weiter optimiert. Das innovative Werkzeugkonzept besteht aus einem Werkzeugrahmen und zwei Werkzeughälften. In die Werkzeughälften sind jeweils acht Fixierstifte mit kombinierten Luftauswerfern integriert. Durch diese kann sowohl eine mittige Fixierung des Preforms während der Imprägnierungsphase als auch eine prozesssichere Bauteilentformung nach der Aushärtephase des Harzsystems stattfinden.

Nach dem Einlegen des Preforms und dem Verschließen der Kavität wird der Fließspalt über dem Preform erzeugt. Nach der Evakuierung der Kavität wird das Harzsystem injiziert. Die für die CFK-Motorhaube benötigten 2800 ml Harzsystem werden innerhalb von 35 s eingespritzt. Das Schließen der beidseitigen Fließspalte erfolgt innerhalb von 10 s, sodass die Injektions- und Kompressionsphase nach etwa 45 s abgeschlossen ist. In die Werkzeughälften sind zwei Harzfallen integriert, die überschüssiges Harz sammeln. Jede ist mit einem kapazitiven Sensor der Firma Balluff und einem Steigersystem ausgerüstet. Über das Steigersystem kann die Kavität evakuiert werden. Der kapazitive Sensor initiiert bei Kontakt mit dem Harzsystem das automatische Verschließen des Steigersystems, sodass ein wartungsfreies Konzept vorliegt und ein flächig wirkender Nachdruck aufgebaut werden kann. Das ausgehärtete Harzsystem wird zusammen mit dem Bauteil aus der Kavität entnommen. Durch die Integration einer Sollbruchstelle kann das ausgehärtete Harz einfach vom Bauteil getrennt werden.

Auch sind zur Prozessüberwachung und zur wissenschaftlichen Analyse in die linke Werkzeughälfte sowohl im Anguss- als auch im Harzfallenbereich zwei verschiedene Sensoren integriert. Außer kombinierten Druck-Temperatur-Sensoren der Firma Kistler zur Überwachung des Werkzeuginnendruckes, sind zur Onlinemessung des Vernetzungsgrades des Harzsystems drei dielektrische Sensoren der Firma Netzsch-Gerätebau montiert. Durch diese Sensoren können Rückschlüsse zwischen Prozessparametern und Bauteilqualität getroffen werden.

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