Pöppelmann K-Tech in Hannover Zelliger Leichtbau und nahtlose Dichtungen

Eine neue Leichtbautechnik, die bei Pöppelmann K-Tech mit großem Erfolg zum Einsatz kommt, ist das sogenannte Mucell-Verfahren. Nahtlose Übergänge und hohe Dichtigkeit wiederum erreichen die Anwender mit FIPFG. Halle 6, Stand B18.

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Pöppelmann GmbH & Co. KG Kunststoffwerk-Werkzeugbau

Im Bereich KAPSTO werden in erster Linie Kappen und Stopfen hergestellt, die zum Schützen und Verschließen von Bohrungen, Rohren oder Gewinden eingesetzt werden. Bei Pöppelmann K-TECH werden hochpräzise technische Kunststoff-Spritzgussteile von der Entwicklung bis zur Serie unter anderem für die Bereiche erneuerbare Energien, den Maschinen- und Apparatebau sowie die Automobil- und Elektroindustrie gefertigt. Für die Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie sowie die Medizintechnik entwickelt und produziert die Abteilung FAMAC technische Funktionsteile und Verpackungen. Das vierte Segment Pöppelmann TEKU vertreibt Pflanztöpfe und professionelle Anzuchtsysteme für den Erwerbsgartenbau.

Innovation, Effizienz und Wirtschaftlichkeit haben in der Produktion des Unternehmens höchste Priorität. Deswegen werden bei Pöppelmann kontinuierlich neue Produktionsverfahren entwickelt und Materialien erprobt.

Im Kompetenzbereich Pöppelmann K-TECH werden beispielsweise mithilfe des FIPFG-Verfahrens PUR-Dichtungen passgenau mit Kunststoffelementen kombiniert. Eine weitere innovative Technik ist das Mucell-Verfahren, womit das Unternehmen Leichtbauteile für die Automobilindustrie produziert.

PUR-Dichtungen nahtlos platzieren

Traditionell werden als Dichtungen statische Lösungen montiert oder im 2K-Spritzguss angebracht. „Ortsgeschäumte PUR-Dichtungen sind eine wirtschaftliche Alternative zu diesen Verfahren“, erläutert Andreas Kellermann, Verkaufsleiter K-TECH bei Pöppelmann. Sie schützen einerseits vor Schmutz, Ölen, Fetten, Chemikalien und Wasser. Andererseits verringern sie Vibrationen, Lärm und Schwingungen. Letzteres spielt vor allem in der Automobilindustrie, aber auch in der Elektrotechnik und im Maschinen- und Apparatebau eine Rolle.

Weil die Dichtungen direkt im Bauteil aufgeschäumt werden, spricht man auch vom FIPFG-Verfahren (formed-in-place-foam-gasket). Ein CNC-Dosierkopf bringt die Dichtung an der am Kunststoffteil vorgesehenen Nut auf. Aufgrund der automatischen Steuerung lässt sich der Schäumprozess jederzeit reproduzieren. Da der Schaum an der Kopplungsstelle ineinander wächst, entsteht im Gegensatz zu eingelegten Schnurdichtungen keine Nahtstelle. Härtegrad sowie Höhe und Breite der Schaumdichtung sind individuell einstellbar.

Keine zusätzliche Werkzeugkosten

Nicht zuletzt ergeben sich durch sogenannte Freiform-Ausführungen flexible Gestaltungsmöglichkeiten. Mittels Plasma-Vorbehandlungen des Kunststoffteils können die PUR-Dichtungen auch ohne Nut ihre Position halten. Das automatische FIPFG-Verfahren bietet Vorteile wie niedrige Ausschussraten, keine Stanz- oder Verschnittverluste, eine hohe Produktivität, weniger Personalaufwand, kurze Zyklen und hohe Produktionsgeschwindigkeiten. „Es entstehen keine zusätzlichen Werkzeugkosten und ein zeitaufwändiger Maschinenrüstvorgang entfällt“, erklärt Andreas Kellermann. Aufgrund der automatischen Bauteilerkennung ist zudem eine chaotische Teilezuführung möglich.

Mucell für leichtere Thermoplast-Teile

Eine neue Leichtbautechnik, die bei Pöppelmann K-TECH mit großem Erfolg zum Einsatz kommt, ist das Mucell-Verfahren. Bei dem physikalischen Prozess zum Schäumen von Thermoplasten wird ein Gas wie zum Beispiel Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid in eine heiße Kunststoffschmelze eingebracht. Diese Gas/Kunststofflösung wird dann in das Werkzeug eingespritzt und bildet mikrozellulare Strukturen mit einer Zellgröße zwischen 5 und 500 µm. In Mucell hergestellte Formteile haben weniger Verzug, kaum Einfallstellen, geringere Eigenspannungen und eine höhere Dimensionsstabilität. Gleichzeitig lässt sich die Bauteildichte um bis zu fünfzehn Prozent reduzieren. Durch die maschinelle Steuerung ist der Fertigungsprozess jederzeit reproduzierbar und prozesssicher.

Auch aus wirtschaftlicher Sicht lohnt sich das Mucell-Verfahren: Denn je nach Bauteildimension kann auf Maschinen mit geringeren Schließkräften als im Kompaktspritzguss gefertigt werden. Zudem lassen sich durch die Dichtereduzierung Materialkosten einsparen. Auch bei der Werkzeugabstimmung fällt weniger Aufwand an – so erreichen viele Mucell-Bauteile schneller den Serienstatus.

Umfangreicher Wissensschatz in petto

„Bezüglich des Mucell-Verfahrens haben wir in den letzten Jahren umfassende Erfahrungen gesammelt“, erklärt Kellermann. Gerade bei der Auswahl des richtigen Materials muss einiges beachtet werden: Denn zwischen den unterschiedlichen Polymergruppen und Herstellern gibt es große Schwankungen. Aus diesem Grund hat man bei Pöppelmann bereits vor Jahren damit begonnen, Materialanalysen durchzuführen. Das zahlt sich heute aus: So hat das Unternehmen bereits über 1800 t Material auf den Mucell-Maschinen in Serie verarbeitet.

Bei Mucell sind einige wesentliche Punkte bei der Bauteilkonstruktion zu beachten: Grundsätzlich sollte im Vorfeld die Zielsetzung zum Beispiel bezüglich Gewichtsreduzierung oder Bauteilverzug definiert werden. Auch fertigungsbezogene Vorgaben wie eine möglichst gleiche Fließweglänge für eine gleichmäßige Schaumstruktur, die Vermeidung von Hotspots sowie die Angleichung des Rippen-/Wandstärkeverhältnisses müssten beachtet werden. Das Fließweg-Wandstärkenverhältnis bestimme letztendlich die maximale Gewichtsreduzierung. „Schon bei der Konstruktion setzen wir gezielt Simulationsprogramme ein“, so Andreas Kellermann weiter.

Gute Erfahrungen mit Kombi-Werkzeugen

Bei der Anfertigung der Werkzeuge für den Mucell-Fertigungsprozess gilt es, spezielle Anforderungen zu erfüllen. So müssen zum Beispiel die Entlüftung und die Kühlkreisläufe prozessgerecht ausgelegt werden, damit eine konstante Serienqualität des Artikels über den gesamten Lebenszyklus hinweg gewährleistet werden kann. „Wir haben gute Erfahrungen mit Kombi-Werkzeugen gemacht“, erklärt der Vertriebsspezialist. Dabei werden zwei unterschiedliche Bauteile einer Baugruppe in einem Werkzeug kombiniert, was Aufwand und Kosten reduziert. Alle bei Pöppelmann eingesetzten Mucell-Werkzeuge sind Heißkanalwerkzeuge mit Nadelverschlussdüse.

Das Unternehmen fertigt zwar schon seit einigen Jahren Mucell-Produkte erfolgreich in Serie, doch ist längst nicht das gesamte Potenzial ausgeschöpft. „Vor allem bei den Materialien gibt es noch Luft nach oben“, betont Andreas Kellermann.

Erfolgreich in Serie

Deshalb arbeitet Pöppelmann K-TECH an einer Studie, um seinen Kunden bereits in der Projektphase geeignete Polymertypen zu empfehlen und Strukturanalysen durchzuführen. Darüber hinaus berät und unterstützt das Unternehmen seine Kunden von der ersten Stunde in jeder Projektphase – von der „Mucell-gerechten“ Zeichnung, über die Zellgrößenanalyse oder mechanische Bauteilteilprüfungen bis hin zur Freigabe des Serienprozesses.

Außerdem möchte Pöppelmann K-TECH die Oberflächeneigenschaften der Kunststoffkomponenten optimieren. „Weil viele Mucell-Bauteile bei der Herstellung Schlieren auf der Oberfläche bilden, werden sie häufig in Bereichen eingesetzt, in denen sie nicht sichtbar sind“, erklärt Andreas Kellermann. Mit einer verbesserten Oberflächenoptik könnten weitere Anwendungsgebiete erschlossen werden MM

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