Kunststoffverarbeitung mit „Nase-vorn-Effekt“

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In-Situ-Polymerisation samt Spritzguss

Die In-situ-Polymerisation von ε-Caprolactam eröffnet der Fertigung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen mit thermoplastischer Matrix neue Chancen, so Engel: Sie ermöglicht hocheffiziente Prozesse und die flexible Auslegung von Compositebauteilen.

Ausgehend von trockenen, vorgeformten Verstärkungstextilien (Preforms) werden beim In-situ-Verfahren Polymerisations- und Formgebungsprozess in einer Spritzgießmaschine vereint. Seit der Präsentation einer ersten Prototypmaschine vor vier Jahren hat Engel die Anlagenkomponenten stetig optimiert und ein völlig neues Reaktivaggregat entwickelt, das sich mit Engel-Maschinen unterschiedlicher Bauarten kombinieren lässt. Auch technologisch unterscheidet sich das neue Aggregat deutlich vom 2012 vorgestellten Prototyp. Als einziger Anbieter am Markt könnten die Spezialisten das feste Monomer bedarfsorientiert aufschmelzen und verarbeiten. Die Vorteile sind eine deutlich kürzere Verweilzeit des Materials in der Aufschmelzzone, eine reduzierte thermische Belastung und somit eine gesteigerte Produktqualität. Großes Potenzial sieht Engel sowohl für die Automobilindustrie als auch für andere Anwendungen, zum Beispiel im Bereich des technischen Spritzgusses.

Faserverstärkte Schaufel in zwei Schritten

Gemeinsam mit Schöfer (Schwertberg, Österreich) und weiteren Partnern präsentiert Engel auf der K 2016 nun eine seriennahe Fertigungszelle für die Herstellung thermoplastischer Faserverbundbauteile. Repräsentativ für das breite Einsatzspektrum werden auf einer Engel v-duo 1560/700 faserverstärkte Schaufeln produziert. Die Schließeinheit ist für eine optimale Zugänglichkeit mit einem Schiebetisch ausgestattet, auf dem sich zwei Werkzeughälften befinden. Die vorgeformten, trockenen Verstärkungstextilien werden in die erste Kavität eingelegt und mit der reaktiven Matrix (ε‑Caprolactam) infiltriert. Dafür wird das feste ε‑Caprolactam im Reaktivaggregat aufgeschmolzen und dosiert. Dank der niedrigen Viskosität des Monomers im geschmolzenen Zustand, lassen sich die trockenen Fasern besonders gut benetzen. So bildet sich beim Polymerisieren zu Polyamid 6 ein stark belastbarer Verbund. Da die Reaktiv-Verarbeitung unterhalb der Schmelztemperatur des Polymers erfolgt, lässt sich das Verbundhalbzeug unmittelbar nach seiner Herstellung in die zweite Kavität umsetzen, wo es im Spritzguss funktionalisiert wird. Dazu werden Verstärkungsrippen und Konturen aus kurzglasfaserverstärktem PA 6 angespritzt. Polymerisation und Spritzgießprozess finden parallel zueinander statt. Ein Engel viper 40 Doppelrobot übernimmt das Handling der Faser-Preforms und Fertigteile sowie das Umsetzen der Halbzeuge.

Mit der v-duo Baureihe hat Engel gezielt für Faserverbundanwendungen eine vergleichsweise kompakte und energieeffiziente Maschine entwickelt, die besonders kosteneffiziente Fertigungskonzepte erlaubt. Ihre vertikale Schließeinheit ist statt von zwei von allen vier Seiten frei zugänglich. Gerade bei der Verarbeitung von forminstabilen Faserhalbzeugen erweist es sich häufig als Vorteil, in Richtung der Schwerkraft zu arbeiten.

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