Trendgineering
Drehschieber für Thermomanagement-Modul
| Petra Rehmet
Hochleistungs-Thermoplast PPS mit Glasfaserverstärkung
Die Ensinger GmbH in Rottenburg am Neckar produziert auf einer GXZ-Maschine Drehschieber für ein Thermomanagement-Modul für Kraftfahrzeuge. Als Grundmaterial kommt das Hochleistungsthermoplast PPS mit Glasfaserverstärkung zum Einsatz. Bei der Verarbeitung stehen die Einsatztemperatur, die Stabilität und die Reibung im Vordergrund.
Der Drehschieber besteht aus zwei verschiedenen Materialkomponenten, die im 2K-Verfahren verarbeitet werden. Für die Produktion verwendet Ensinger eine KraussMaffei Spritzgießmaschine der GXZ-Baureihe, bei der das zweite Spritzaggregat in der so genannten Huckepack-Anordnung installiert ist. Das 2K-Werkzeug verfügt über mehrere Kavitäten, ebenso kommt ein installierter Drehteller zum Einsatz.
Der produzierte Drehschieber ist Teil eines Thermomanagement-Moduls. Es reguliert Kühlmittel in Verbrennungsmotoren. Zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen sowie der Verkürzung der Warmlaufphase des Motors trägt die stufenlose Regulierung bei.
Lösung von komplexen Aufgaben
Zu Beginn des Spritzgießzyklus positioniert ein Roboter in jeder Kavität Metalleinleger, die anschließend mit Kunststoff umspritzt werden. Bei diesem Einlegevorgang kommt es vor allem darauf an, dass die Metallteile exakt im Werkzeug positioniert werden.
"Gemeinsam mit KraussMaffei haben wir eine prozesssichere Lösung gefunden, mit der die hohen Qualitätsansprüche an dem Bauteil zuverlässig erfüllt werden." Weiter führt Markus Killinger, Leiter Technik/Prozessentwicklung der Sparte Spritzguss bei Ensinger, aus: "Unsere Zielvorgabe war, dass am Ende des Prozesses ein fertiges Bauteil ohne Nacharbeit oder Weiterbearbeitungsschritte vorliegt. Dazu mussten komplexe Automationsaufgaben bei der Teileentnahme und der Entgratung gelöst werden. Die Fachkompetenz bei KraussMaffei im Bereich Automation war dabei ein entscheidender Faktor für die erfolgreiche Zusammenarbeit.“
Die gute Kommunikation zwischen den Automationsexperten bei Ensinger und KraussMaffei führte schnell zu pragmatischen Lösungen. "Darüber hinaus ist die Integration der Robotersteuerung in die Maschinensteuerung ein großer Vorteil", so Killinger: "Dadurch reduziert sich die Zahl der Schnittstellen und die Bedienung der Anlage wird deutlich vereinfacht." Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Flexibilität der Fertigungszellen. "Auch während der Serienfertigung kann es vorkommen, dass durch Vorgabe des Kunden noch geringfügige Änderungen am Bauteil erforderlich sind", erläutert Killinger.
"In solchen Fällen verläuft die Anpassung der Automationskomponenten von KraussMaffei an die neuen Spezifikationen schnell und reibungslos."Markus Killinger, Leiter Technik/Prozessentwicklung der Sparte Spritzguss bei Ensinger
Die Verarbeitung von glasfaserverstärktem Hochleistungskunststoffen stellt besondere Anforderungen an die Spritzgießmaschine, denn die Massetemperaturen können bis zu 430°C erreichen. Plastifizierzylinder und Schnecke müssen daher sowohl verschleißfest gegenüber den Glasfasern als auch hochtemperaturbeständig sein. Auch bei diesen extremen Bedingungen arbeitet die GXZ-Maschine präzise und zuverlässig.
Die Werkzeugtemperaturen beim Spritzgießen von diesen Materialen liegen im Bereich von über 180°C. Als Temperiermedium muss Wasser bei einem Druck von über 10 bar im geschlossenen Kreislauf geführt werden, damit die entsprechenden Temperaturen erreicht werden können. Der relativ hohe Druck erfordert spezielle Dichtungen im Werkzeug. Außerdem besteht die Gefahr, dass Ablagerungen in Kühlkanälen mit kleinen Querschnitten zu Problemen führen.
PPS-Gehäuse mit komplexer Geometrie
Nach den sehr positiven Erfahrungen mit den KraussMaffei-Anlagen bei der Produktion der Drehschieber startete Ensinger gemeinsam mit KraussMaffei gleich das nächste Fertigungsprojekt. Killinger beschreibt die Details: "Nun geht es um das Gehäuse des Thermomanagement-Moduls. Dieses Bauteil besteht ebenfalls aus PPS und weist eine außerordentlich komplexe Geometrie auf, da es unter anderem mit mehreren Anschlüssen zum Eintritt und zum Austritt von Kühlmittel ausgestattet ist."
Für die Produktion des Gehäuses kommt ein Spritzgießwerkzeug mit einigen Kernzügen und Schiebern für die jeweiligen Entformungsrichtungen zum Einsatz. „Welche technische Herausforderung in diesem Bauteil, dessen Gewicht 380 g beträgt, steckt, zeigt schon allein das Werkzeuggewicht von über 4 Tonnen“, erläutert Killinger. Darüber hinaus ist die Auswerferseite des Werkzeugs deutlich schwerer als die Düsenseite.
"Hier kommen die bekannten Vorteile der GX-Baureihe wie Robustheit, der großzügige Bauraum, lange Öffnungswege und große Aufspannmaße zur Geltung."Manuel von Varchmin, Vertriebs- und Serviceleiter für Süddeutschland bei KraussMaffei
Trotz des großen Werkzeugs beansprucht die Maschine aufgrund der 2-Platten-Technik nur eine relativ geringe Aufstellfläche.
Kontakt
manuel.vonvarchmin@kraussmaffei.com
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