FVK-Bauteilfertigung in wenigen Minuten

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Treston Deutschland GmbH

JESSBERGER GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der Rheinisch-Westf. TH Aachen

Die Außenabmessungen der Kavität betragen 500 mm × 500 mm. Das Werkzeug besteht aus einer Unterform mit Kavität und einer Oberform. Über einen pneumatisch ankoppelnden Injektionskopf mit Statikmischer kann das Harzsystem in die Kavität befördert werden. Nach der Injektion wird der Injektionskopf zurückgefahren und der Statikmischer ausgetauscht. Aufgrund der Integration eines Steigersystems mit Harzfalle kann überschüssiges Harz aus der Kavität strömen. Die Harzfalle lässt sich pneumatisch öffnen und schließen, sodass nach dem Aushärten des Harzsystems das Bauteil entformt werden kann. Sowohl das Anguss- als auch das Steigersystem wurden so ausgelegt, dass keine Reinigungsarbeiten oder Dichtungswechsel erforderlich sind.

Verriegelte Steigerbohrung in der Nachdruckphase

Zur Erzeugung eines flächigen Nachdrucks muss das Steigersystem geschlossen werden, um ein weiteres Strömen des Harzsystems in die Harzfalle zu vermeiden. Dazu wird die Steigerbohrung über einen Kolben pneumatisch verriegelt. Nach der Bauteilaushärtung erfolgt die Werkzeugöffnung. Das hergestellte Bauteil wird über pneumatisch angesteuerte Stiftauswerfer entformt, die in beiden Formhälften des Werkzeugs integriert sind. Die Auswerfer stellen die Bauteilentformung sicher.

Zur Prozessüberwachung und wissenschaftlichen Analyse wurden verschiedene Sensortypen entlang des Fließweges ins Werkzeug integriert. Dabei handelt es sich um Drucksensoren der Kistler Instrumente GmbH, Winterthur (Schweiz), zur Werkzeuginnendrucküberwachung, um drei dielektrische Sensoren der Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb, zur Onlinemessung des Vernetzungsgrades des Harzsystems sowie um drei optische Sensoren, mit denen der Imprägniergrad des Preforms in Dickenrichtung erfasst wird. Ein trockener Glasfaserpreform ist lichtundurchlässig. Erst durch die Benetzung der Fasern wird er lichtdurchlässig. Um diesen Effekt zu erfassen, ist eine LED-Lichtquelle in eine der Werkzeughälften integriert. In der gegenüberliegenden Werkzeughälfte befindet sich ein Lichtsensor, der das durch den imprägnierten Preform transmittierte Licht empfängt. Mithilfe der verschiedenen Sensorentypen lässt sich schon während des Prozesses eine Aussage über die Bauteilqualität treffen.

Mit dieser Anlagentechnik wurden FVK-Bauteile mit einem Faservolumengehalt von 50% in weniger als 5 min hergestellt. Dabei entfielen lediglich 14 s auf die Imprägnierungs- und Kompressionsphase. Wird ein hochreaktives Harzsystem verarbeitet, lässt sich die sich anschließende Aushärtephase auf 3 min bei einer Werkzeugtemperatur von 100 °C verkürzen.

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