Langfaser-Spritzguss Organoblech-Kern prozesssicher Umspritzen

Mit dem Langfaser-Direktspritzgießen können Organobleche mit FVK umhüllt werden. Auch lange Füllfasern lassen sich durch dieses Verfahren serientauglich verarbeiten. In Zukunft könnten solche hochfesten Bauteile zum Beispiel in der Automobilindustrie einfacher als bisher in Serie gefertigt werden.

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Die Kombination von Spritzgießverfahren mit moderner Werkzeugtechnik führt zu neuen Produktionsalternativen, die für eine schnelle und wirtschaftliche Bauteilfertigung stehen. Um die Herstellung serientauglicher Faserverbund-Leichtbauteile in einem Durchlauf geht es in einem Kooperationsprojekt von Arburg und weiteren Partnern. Arburg ist hier für den Part des Spritzgießens verantwortlich. Zu Demonstrationszwecken hat zum Beispiel ein hydraulischer Allrounder 820 S mit Servohydraulik von Arburg durch das Umspritzen endlosfaserverstärkter Thermoplasteinleger (Organobleche) einen Hebel produziert. Dieses Bauteil kann beispielsweise als Schwinge für ein Fahrrad oder als Bestandteil der Sitzstruktur in Pkw eingesetzt werden.

Organoblech dient der Gewichtsersparnis

Vorteile für den Einsatz glasfaserverstärkter Kunststoffe sehen die Projektpartner vor allem bei der Substitution von Metallen im Leichtbau. Organobleche kombinieren gezielt zwei oder mehrere Materialien miteinander, wobei sich deren positive Eigenschaften potenzieren. Die Endlosfasern, im Allgemeinen Glas, Carbon oder Aramid in Gewebe- oder Gelegeform, verbessern die mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Steifigkeit. Der Matrixwerkstoff ist im Verbund für die Kraftübertragung zwischen den Fasern verantwortlich und schützt die Verstärkungsstruktur vor Ausknicken und Umwelteinflüssen. Generell wiegen Bauteile aus Organoblechen um 30 bis 50 % weniger als solche aus Metall bei gleicher Dicke und ähnlichen mechanischen Eigenschaften. Auf diese Weise können sie dünner, steifer und mit einer höheren Festigkeit ausgelegt werden.

Leichtbau mit Individualisierungs-Effekt

Das kombinierte Verfahren aus Thermoformen und Langfaser-Direktspritzgießen bietet Verarbeitern eine hohe Flexibilität und Teilefunktionalität gepaart mit einem Vorteil durch kostengünstigere Ausgangsstoffe im Bereich Spritzgießen. Der Leichtbaufaktor lässt sich auch durch den Einsatz unterschiedlich dicker Organobleche gezielt beeinflussen, was sich etwa auf Festigkeit und Steifigkeit besonderer Bereiche der Bauteile auswirkt. Das Einbringen von Durchbrüchen oder Schraubdomen in das Organoblech erfolgt dabei ohne Schädigung der Faserstruktur, da die Fasern nicht durchtrennt, sondern nur umgelenkt und verdrängt werden. Das Langfaser-Direktspritzgießen, bei dem bis 50 mm lange Fasern direkt in die flüssige Schmelze zugeführt werden, hilft in diesem Beispiel beim Einbetten der offenen Fasern an den Organoblech-Schnittkanten durch eine umlaufend angespritzte Berandung. Außerdem bietet das Verarbeitungsverfahren noch weitere Vorteile: Die Aufheiztemperaturen des Organoblechs werden durch geringen Temperaturverlust reduziert und einstellbare Faserlängen sowie -anteile ermöglichen den Einsatz flexibler Materialkombinationen beim Langfaser-Direktspritzgießen.

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