Trendgineering
Spezialist für Verbundstoffe
| Petra Rehmet
PA, LSR, Metall und Membran auf einer CX 160
Materialseitig könnte das Bauteil kaum komplexer sein: Ein Gehäuse aus PA66 mit 30 Prozent Glasfaseranteil, angespritzter Dichtung aus Flüssigsilikon und zusätzlich zwei Metalleinlegern und einer Membran. Die Rudi Göbel GmbH & Co. KG aus Helmbrechts ist ein Spezialist für das Verbinden von Werkstoffen. KraussMaffei unterstützt sie dabei.
Seit 2010 befasst man sich bei Rudi Göbel mit der Verarbeitung von Flüssigsilikon (LSR), als ein Kunde, der Steuerplatinen für BMW herstellt, den Anstoß dazu gab. Nach gemeisterten Herausforderungen – und Sonderschichten im KraussMaffei-Technikum – sitzt man bei der Technologie nun fest im Sattel und kann auch extrem komplexe Artikel realisieren.
Wie beim aktuell hochlaufenden Projekt, einem Gehäuse für die Getriebesteuerung von Allradfahrzeugen aus PA 66 mit 30 Prozent Glasfaseranteil, LSR mit einer Härte von 50 Shore A, zwei Metalleinlegern und einer Membran. Insbesondere die anspruchsvolle Geometrie der Silikonkomponente mit einerseits filigranen Dichtungen und andererseits dicken Domen stellte den Werkzeugbau vor Herausforderungen. „Die vorgegebene bauteilbedingte Lage des Anspritzpunktes ist nicht optimal“, erklärt Betriebsleiter Reinhard Schneider. So habe viel ausprobiert werden müssen, damit der Zusammenfluss an keiner empfindlichen Stelle erfolgt. Inzwischen produziert eine Maschine rund 1.200 Teile pro Schicht – und das vollautomatisch in einem ausgeklügelten Prozess, der gemeinsam mit der Automatisierungstechnik von KraussMaffei entwickelt wurde.
Getriebesteuerungsgehäuse
Es werden jährliche Stückzahlen von 720.000 im Jahr erwartet
Zum 2K-Spritzgießen
hier eine 1+1-fach-Ausführung
Ausgeklügelter vollautomatischer Prozess
Zum Einsatz kommt eine hydraulische CXZ 160-750/55 mit 1.600 kN Schließkraft und ein 2+2-Drehtischwerkzeug. Nachdem das Werkzeug aufgefahren ist, dreht der Drehtisch die beiden Fertigteile nach unten. Ein Multigreifer entnimmt diese und legt anschließend in die beiden unteren Kavitäten jeweils zwei Metallbuchsen für den nächsten Schuss ein. Das Werkzeug fährt zu, in die unteren Kavitäten wird Thermoplast eingespritzt, in die oberen LSR auf die Hartkomponente aufgespritzt. Die Spritz- und Vernetzungszeit nutzt der Linearroboter dazu, die beiden entnommenen Teile abzulegen und mit Membranen zu bestücken, die anschließend nacheinander verschweißt und automatisch mit Über- und Unterdruck zu 100 Prozent auf Dichtheit geprüft werden. Währenddessen nimmt der Roboter von manuell bestückten Magazinen die Buchsen für den nächsten Schuss auf und legt abschließend die geprüften Teile auf einem Förderband ab. Bei weiteren Anlagen, die bereits in Betrieb sind, werden die Magazine für die Metallbuchsen nun ebenfalls automatisch bestückt und die Membran über einen Membranspender positioniert, was zu einer noch höheren Passgenauigkeit führt. In der Spitze sollen so bis zu 720.000 Teile im Jahr produziert werden.
Temperaturführung und Zykluszeiten als Herausforderung
Generell stellen bei der Verbindung von LSR und Thermoplasten die Temperaturführung und die unterschiedlichen Zykluszeiten große Herausforderungen dar. Während die Thermoplast-Kavität auf rund 120 bis 140 °C gekühlt wird, beträgt die Werkzeugtemperatur beim Einspritzen der LSR-Komponente mehr als 200 °C. Dafür braucht es viel Know-how bei der Drehtisch-Konstruktion und der Medienverteilung. Da das Silikon vernetzen muss, klaffen die Zykluszeiten für Hart- und Weichkomponente oft stark auseinander, sie müssen aber möglichst angeglichen werden, um zu einem effizienten Prozess zu kommen. Durch eine spezielle Temperierung und Werkzeugtechnologie gelingt es Rudi Göbel die Zykluszeit für das LSR auf die Hälfte oder sogar ein Drittel dessen zu reduzieren, was laut Spezifikation nötig wäre. Wie das im Detail geschieht, verrät Reinhard Schneider nicht, aber Wacker hat die Produkte untersucht und ihre optimale Vernetzung bestätigt. Nun will das 400 Mitarbeiter starke Unternehmen sein Know-how auch in anderen Sparten einbringen. „Neben der Elektromobilität sehen wir hierfür insbesondere im Bereich der Leistungselektronik einen Zukunftsmarkt“, ist Schneider überzeugt. Hier würden zahlreiche Gehäuse mit Dichtungen benötigt und man sei auch schnell bei hohen Stückzahlen.
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