Kunststoffverarbeitung mit „Nase-vorn-Effekt“

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Einsatzflexibler Leichtbau

Mit seinem Technologiezentrum für Leichtbau Composites in St. Valentin, Österreich, gehöre Engel zu den wichtigsten Entwicklungspartnern der internationalen Automobilindustrie. Gemeinsam mit seinen Partnern arbeiten die Österreicher daran, wirtschaftliche Verfahren für die Herstellung von Volumenteilen für die heutigen und zukünftigen Leichtbauanforderungen zu entwickeln, so Engel. Dass es dabei längst nicht mehr nur um das Automobil gehe, machten die zwei Compositeanwendungen am Messestand von Engel deutlich. Beide setzen weitere Meilensteine für noch leichtere, noch robustere und noch nachhaltigere Compositeprodukte.

Ob Notebooks, Tablets oder Smartphones: bei der Herstellung von Handhelds liegt der Schlüssel zu weniger Gewicht und höherer Stabilität im Einsatz innovativer Compositematerialien für deren Gehäuse. Ziel einer Entwicklungskooperation von Engel Austria, Bond-Laminates (Brilon, Deutschland) – einem Unternehmen der Lanxess Gruppe mit Sitz in Köln, Deutschland – und Leonhard Kurz (Fürth, Deutschland) ist es, zudem die Fertigungseffizienz deutlich zu steigern. Auf der K 2016 präsentieren die drei Partnerunternehmen das revolutionäre Ergebnis ihrer Arbeit: Die Spritzgießfertigung eines äußerst robusten, einsatzfertigen Gehäuses mit hochwertiger Oberfläche in extremer Dünnwandtechnik. Mit einer Wanddicke von nur 0,6 mm zeige das Demonstrationsteil den großen Pool neuer Anwendungsmöglichkeiten.

Drei Verfahren integriert

Die am Messestand von Engel hochautomatisiert arbeitende Fertigungszelle wurde gezielt für die von Bond-Laminates und Leonhard Kurz entwickelte und patentierte Materialkombination aus einem thermoplastischen endlosfaserverstärkten Halbzeug (Tepex) und der IMD-Folie ausgelegt. Zur großserientauglichen In-mould-Dekoration von thermoplastischen Verbundbauteilen integriert die Systemlösung drei Verarbeitungstechnologien: Engel organomelt zur Formgebung und Funktionalisierung von thermoplastischen endlosfaserverstärkten Halbzeugen (Organoblechen) im Spritzgießprozess, Engel variomelt zur Optimierung der Oberflächenqualität durch die variotherme Werkzeugtemperierung und In-Mould-Decoration (IMD) zur optischen und funktionalen Veredelung von Oberflächen direkt im Spritzgießwerkzeug. Das Herz der Fertigungszelle bilden eine Engel insert 500V/130 single Spritzgießmaschine mit einer Rolle-zu-Rolle-IMD-Einheit, ein Engel easix Sechsachs-Roboter, der das komplette Halbzeug- und Fertigteilehandling übernimmt, und ein Infrarot-Ofen zum Aufheizen der Organobleche, der ebenfalls von Engel entwickelt und gebaut wurde.

Das Besondere des neuen Verfahrens ist, dass das thermoplastische endlosfaserverstärkte Halbzeug in einem einzigen Prozessschritt umgeformt, umspritzt und hochwertig dekoriert wird. Um einen direkten Werkstoffverbund zu erzielen, haben Bond-Laminates und Leonhard Kurz ihre Materialien und die für deren Verarbeitung erforderliche Werkzeug- und Prozesstechnik weiterentwickelt und damit dem hohen Prozessintegrationsgrad den Weg bereitet. Bei herkömmlichen Verfahren müssen Compositebauteile zum Erzielen einer beständigen, dekorierten Oberfläche nach dem Spritzgießprozess in weiteren Arbeitsgängen behandelt und lackiert werden. Mit der integrierten Fertigung entfallen mehrere Arbeitsschritte, was nicht nur den Zeitaufwand und die Fertigungskosten, sondern auch den Carbon-Footprint der Bauteile senkt. Der integrierte Prozess benötigt weniger Energie und der Einsatz von Rohstoffen und Bearbeitungschemikalien wird deutlich reduziert.

IR-Öfen in fünf Baugrößen

In der Engel Systemlösung sind sowohl der Engel easix Mehrachsroboter, als auch der IR-Ofen vollständig in die CC300 Steuerung der Spritzgießmaschine integriert. Somit lässt sich auch das Aufheizen der Halbzeuge zentral vom Display der Maschine aus kontrollieren. Temperaturwerte und Heizzeiten werden zusammen mit den Daten des Spritzgießprozesses gespeichert, was das Protokollieren, Auswerten und Rückverfolgen des Gesamtprozesses vereinfacht.

Auf der K 2016 präsentiert Engel die IR-Öfen erstmalig als komplette Baureihe. Fünf Baugrößen sind erhältlich, bis hinauf zu einer Aufheizfläche von 1110 mm × 1610 mm, die das Verarbeiten von großen Halbzeugen zum Beispiel für komplette Türmodule oder Frontends in der Automobilindustrie ermöglicht. Die Engel IR-Öfen zeichnen sich durch eine sehr hohe thermische Homogenität aus. Um flexibel auch kleinere Halbzeuge effizient aufheizen zu können, lassen sich die einzelnen Strahler unabhängig voneinander regeln.

Kunststoffverarbeitung auf schmalem Fuß

Die Engel-insert-Vertikalmaschine präsentiere sich in Düsseldorf in einem ergonomisch optimierten Maschinendesign. Die neuen Design-Features verbessern unter anderem die Zugänglichkeit der Schließeinheit und kommen dann zum Tragen, wenn der Prozess nicht automatisiert erfolgt, sondern manuelle Arbeiten erfordert. Zudem vereinfacht das neue moderne Design das Rüsten des Werkzeugs. Die Engel-insert-Maschinen werden sowohl mit vertikaler als auch horizontaler Spritzeinheit angeboten. In der vertikalen Ausführung, die auf der Messe gezeigt wird, punktet die Maschine mit einer kompakten Stellfläche. Da auch der Elektroschaltschrank in dieser Version vertikal ausgeführt wird, nimmt die Maschine insgesamt kaum mehr Platz ein, als die Schließeinheit benötigt. Waren die Engel-insert-V-Maschinen lange nur mit Schließkräften bis 160 t erhältlich, wurde die Baureihe jüngst um eine 200- und eine 250-t-Ausführung nach oben erweitert.

In der Messedemonstration in Düsseldorf trägt zudem der Engel easix Mehrachsroboter zum kleinen Footprint der Gesamtanlage bei. Bei den Engel easix Modellen auf Basis der Kuka-Technologie lassen sich schon im Standard Sperrräume definieren, was die einzuhausende Fläche klein hält.

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