"Auf der Überholspur – Thermoplastische Composites punkten beim Thema Nachhaltigkeit“

Nachhaltigkeit

"Auf der Überholspur – Thermoplastische Composites punkten beim Thema Nachhaltigkeit“
| Petra Rehmet

Experten-Interview mit Michael Fuchs

Kurze Zykluszeiten und gute Recyclingfähigkeiten – Thermoplastische Composites sind als hochfeste Leichtbauwerkstoffe in vielen Branchen, insbesondere in der Automobilindustrie, zunehmend gefragt. Im Experten-Interview spricht Michael Fuchs, Global Application Owner Surface & Lightweight bei KraussMaffei, über aktuelle Entwicklungen und neue Lösungen beim Spritzgießen dieses vielseitigen Werkstoffs.

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Eine großserientaugliche Produktion, wie sie vor allem von der Automobilindustrie gefordert wird, ist bekanntlich die größte Herausforderung bei der Herstellung faserverstärkter Kunststoffe. Thermoplastische Composites sind da eine sinnvolle Variante. Welche Lösungen bietet KraussMaffei hier?

Michael Fuchs

Thermoplastische Composites lassen sich aufgrund ihrer Polymerstruktur im Spritzgießverfahren verarbeiten und erlauben damit kurze Zykluszeiten. Das ist ein entscheidender Vorteil beispielsweise im Vergleich zu duroplastischen Composites. Mit dem von KraussMaffei entwickelten FiberForm-Verfahren gehen wir noch weiter, denn wir vereinen zwei Schritte in einem Prozess: Das Thermoformen von Organoblechen und das Spritzgießen. Diese Kombination wiederum sorgt für kürzere Zykluszeiten und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit. Also ideal für eine Produktion in der Großserie.

Michael Fuchs
Michael Fuchs
Global Application Owner Surface & Lightweight

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Welchen Vorteil bietet der Einsatz von Organoblechen?

Michael Fuchs

Der Einsatz des Organoblechs führt zu einer hohen Steifigkeit und Festigkeit des Bauteils. Dadurch können die Versteifungsrippen und das Bauteil selbst dünnwandiger gestaltet werden. Das wiederum sorgt für eine Gewichtsreduzierung. Das Ergebnis sind also faserverstärkte Kunststoffbauteile, die besonders leicht sind und dennoch eine hohe Festigkeit aufweisen. Also eine sinnvolle Alternative zu klassischen Materialien wie Stahl oder Aluminium.

Das FiberForm-Verfahren
Das FiberForm-Verfahren
vereint das Thermoformen von Organoblechen und das Spritzgießen in einem Prozess. Das Ergebnis sind faserverstärkte Kunststoffbauteile, die besonders leicht sind und dennoch eine hohe Festigkeit aufweisen.

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Wie entwickelt sich aktuell der Markt für spritzgegossene thermoplastische Composites aus Ihrer Sicht?

Michael Fuchs

Zum Ende der Covid-19-Krise verzeichnen wir nun eine steigende Nachfrage, insbesondere aus der Automobilindustrie, nach FiberForm-Anwendungen. Das freut uns natürlich. Gleichzeitig erwarten unsere Kunden Technologien und Lösungen, die eine material- und zugleich ressourceneffiziente Herstellung thermoplastischer Composites erlauben. 

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Das Thema Nachhaltigkeit wird also auch bei thermoplastischen Composites immer wichtiger. Welches Potenzial sehen Sie da beim Spritzgießen?

Michael Fuchs

Ein großer Trend ist natürlich eine nachhaltige Produktion und die Idee einer Kreislaufwirtschaft. Für die Herstellung thermoplastischer Composites bedeutet dies, so wenig Rohstoffe und Energie wie möglich zu verbrauchen, um langlebige, nachhaltige Produkte mit einem geringen CO2-Fußabdruck herzustellen. Das ist die große Herausforderung für uns alle.

Großes Potenzial Energie einzusparen bietet beispielsweise das FiberForm-Verfahren in Kombination mit unserer BluePower-Technologie. Der BluePower-Servoantrieb steuert die Pumpen der Spritzgießmaschine automatisch so, dass nur so viel Energie verbraucht wird, wie gerade benötigt wird. Ein weiterer wichtiger Aspekt beim Thema Nachhaltigkeit ist die Wiederverwertbarkeit.

"Thermoplastische Composites lassen sich aufgrund ihrer polymeren Struktur besser recyceln als beispielsweise duroplastische Composites. Ein Argument, das in Zukunft immer wichtiger werden wird."
Michael Fuchs

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Gibt es weitere Trends am Markt? Gibt es neue Materialien oder Verfahren?

Michael Fuchs

Einen wichtigen technischen Trend, den wir beobachten, ist der Einsatz lastpfadorientierter Carbonfaser-Verstärkungen (CF-Enforcements) auf Basis von UD-Tapes anstelle großer Organobleche. Das hat den Vorteil, dass gezielt nur an den entsprechenden Stellen verstärkt werden kann. Das spart Material und zugleich Energie bei der Verarbeitung.

"Großes Potenzial sehen wir auch bei den langen Aufheizzeiten der Organobleche. Da lässt sich sicherlich vieles optimieren."
Michael Fuchs

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Wie will KraussMaffei die Aufheizzeiten der Organobleche weiter verbessern?

Michael Fuchs

Ganz aktuell bietet KraussMaffei eine neue intelligente Steuerung für den FiberForm-Ofen, mit dem sich die Aufheizzeiten verkürzen lassen. Die komplette Steuerung der FiberForm-Zelle ist nun im KraussMaffei MC6 Bedienpanel implementiert. Das erleichtert unseren Kunden die Bedienung und Steuerung der gesamten Anlage.

Darüber hinaus haben wir den Aufheizprozess des Organoblechs weiter homogenisiert, so dass die Temperaturdifferenz von Ober- zu Unterseite nur noch maximal 5°C beträgt. Dadurch lässt sich eine vorzeitige Materialschädigung an der heißeren Stelle vermeiden. Das spart nicht nur Energie, sondern minimiert auch die Ausschussquote und spart damit Material.  

Mit FiberForm gefertigter Türmodulträger:
Mit FiberForm gefertigter Türmodulträger:
Durch den Einsatz von endlosfaserverstärkten thermoplastischen Organoblechen, reduzierten Wandstärken und einer integralen Bauweise spart das Modul 1,6 kg Gewicht pro Fahrzeug im Vergleich zu vergleichbaren kompakten Spritzgussbauteilen und ist gleichzeitig crashsicherer.

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Welche weiteren Entwicklungen treibt KraussMaffei aktuell voran?

Michael Fuchs

Natürlich arbeiten wir kontinuierlich an der Verbesserung der Zykluszeiten durch verschiedene Maßnahmen, wie z.B. die Anordnung des Ofens, die Optimierung der Schließzeit der Spritzgießmaschine oder aber neue auf das Organoblech abgestimmte Greifer. Da sehen wir viel Potenzial

"Je nach Material und Größe des Organoblechs lassen sich die Zykluszeiten um bis zu 25 Prozent reduzieren."
Michael Fuchs

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Welchen Stellenwert hat das Thema Nachhaltigkeit in der Entwicklungsarbeit von KraussMaffei?

Michael Fuchs

Ein Schwerpunkt unserer Entwicklungen liegt auf der Wiederverwertung thermoplastischer Composites, ganz egal ob es um einzelne Bestandteile oder aber um das gesamte Bauteil geht. Das ist eine wichtige Aufgabe für uns alle. Und natürlich werden wir den ressourcenschonenden Einsatz der eingesetzten Materialien und Maschinen weiter verbessern. Unser Ziel ist es ganz klar, den CO2-Footprint weiter zu reduzieren.  

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