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Langfaser-Spritzguss

Organoblech-Kern prozesssicher Umspritzen

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Hohen Kräften Paroli bieten

Endlosfaserverstärkte Kunststoffe werden vor allem dort verwendet, wo hohe Kräfte auf Bauteile wirken, zum Beispiel im Automobilbereich. Je länger die eingelagerten Fasern sind, desto besser werden die mechanischen Bauteileigenschaften. Mit der Herstellung des Demonstratorhebels zeigen die Projektpartner nicht nur, dass sich Faserverbund-Leichtbauteile prozesssicher und in Großserie herstellen lassen. Arburg beweist mit seiner technischen Ausstattung, dass solche vergleichsweise langen Füllfasern mit dem Langfaser-Direktspritzgießen auch serientauglich zu verarbeiten sind.

Automatisierter Aufheizprozess

Der grundsätzliche Verarbeitungsablauf stellt sich wie folgt dar: Zunächst nimmt ein Sechs-Achs-Roboter zwei unterschiedlich große und dicke Tepex-Organoblechzuschnitte aus einem Magazin auf und bringt sie im elektrisch beheizten Greifersystem zyklusoptimiert und materialschonend auf Temperatur. Damit ist auch eine ausreichend lange Vorwärmzeit gewährleistet. Eine erste lose Verbindung der beiden Organobleche erfolgt über die Greiferwärme und daraus resultierende Adhäsion. Dann dreht sich der Greifer, entnimmt das im vorherigen Zyklus entstandene Fertigteil aus der Kraft-Biege-Prüfung und legt es auf einem Förderband ab. Der Roboter schwenkt in die Position vor einem Infrarot-Heizstrahler. Während der Zwei-Seiten-Erwärmung der Organobleche öffnet das Werkzeug. Beim Erreichen der festgelegten Umformtemperatur werden die Organobleche zunächst vor eine Infrarotkamera gefahren, die das Istbild mit einer Referenzaufnahme für eine bestmögliche Temperaturverteilung im Organoblech vergleicht. Stimmt die Temperatur und ist damit ein sicherer Prozess gewährleistet, werden die jetzt biegeschlaffen Organobleche auf einer Zwischenstopp-Position vom U-Greifer an das LIPA-Werkzeug (Lightweight Integrated Process Application) übergeben.

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Stabile Verbindung zwischen Organoblech und FVK

Die Fixierung erfolgt unmittelbar durch das Schließen von sechs kavitätsnahen Spannern sowie über vier weitere, federbelastete Stempel in der Kavität. Eingelegt werden die Organobleche auswerferseitig, die Fertigteile werden düsenseitig entnommen. Die Zykluszeit für das Umformen und Konsolidieren der vorgewärmten Zuschnitte zu einem hochsteifen U-förmigen Profil sowie das An- und Durchspritzen von Funktions- und Versteifungselementen wie Randbereichen, Lageraugen, Rippenstrukturen und Domen aus langfaserverstärktem PP beträgt rund 50 s. Weil die Temperatur des Organoblechs nur knapp unterhalb der Schmelztemperatur des Basiskunststoffs liegt, ist eine chemisch wie mechanisch einwandfreie Verbindung sichergestellt. Mithilfe eines parallel fahrenden Kernzugs im Werkzeug wird eine Durchgangsbohrung in das Organoblech eingebracht. Diese dient dazu, das Bauteil in einem nachgelagerten Schritt mit anderen verbinden zu können. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Stationen garantiert die Einhaltung aller notwendigen Parameter. Das Beispiel des Demonstratorhebels zeigt anschaulich, wie sich durch die Kombination von Organoblechumformung und Langfaser-Direktspritzgießen in einer gemeinsamen Projektanlage Leichtbauteile hoch funktionsintegriert mit kurzen Zykluszeiten fertigen lassen.

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