Kunststoff / Produktentwicklung / Produktion

Die Georg Kaufmann Formenbau AG, CH-Busslingen hat gemeinsam mit mehreren Partnern eine neuartige Kombination von Spritzgießen und Umformen entwickelt, die zur Herstellung eines Strukturbauteils in Leichtbau-Ausführung dient. Dieses dynamisch belastete Bauteil für einen Pkw, ein Türaufprallträger, besteht aus Organoblech – das ist ein mit Glasgewebe verstärktes Kunststoffhalbzeug –, das mit Versteifungsrippen versehen ist. Im Werkzeug für Organobleche wird zunächst das Organoblech umgeformt, anschließend werden die Rippen aufgespritzt. Die neuartige Kombination von Spritzgießen und Umformen erfordert eine Fertigungsanlage, bei der die einzelnen Prozessschritte exakt aufeinander abgestimmt sind. Dabei kommt dem Werkzeug für Organobleche bezüglich Produktqualität und Prozesssicherheit eine Schlüsselrolle zu.

Verfahrensschritt Umformen

Für den ersten Schritt, das Umformen des Organoblechs, muss zunächst der vorgeheizte und deswegen weiche, instabile Zuschnitt exakt und reproduzierbar im Werkzeug positioniert werden. Der Schließvorgang beginnt mit dem Vorlauf eines Matrizeneinsatzes, der das Organoblech auf den Stempel drückt und dort fixiert. Anschließend beginnt das Umformen. Dabei wird der Zuschnitt über den Stempel gezogen und der Randbereich mit dreidimensional an die Bauteilkontur angepassten Klemmleisten gehalten. Diese Leisten müssen äußerst exakt eingestellt sein, damit das heiße Organoblech störungs- und beschädigungsfrei nachfließen kann.

Anspritzen der Verstärkungsrippen

Wenn dieser Umformvorgang beendet ist, ist das Werkzeug geschlossen. Dann werden über drei Düsen die Verstärkungsrippen aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff aufgespritzt. Dabei verbindet sich die heiße Schmelze durch und durch mit dem Organoblech. Die Fliesswege stellen zusätzlich sicher, dass auch die Bereiche des Strukturbauteils vollständig ausgeformt sind, die beim Umformen nicht gefüllt werden können.

Überwachung der Prozessschritte

Dieses Werkzeug für Organobleche ist mit mehr als einem Dutzend Sensoren zur Messung von Druck und Temperatur bestückt. Sie dienen dazu, den Ablauf der Prozessschritte Umformen und Nachfließen des Organoblechs, Einspritzen der Kunststoffschmelze und vollständiges Ausformen des Strukturbauteils zu überwachen und für künftige Anwendungen besser zu verstehen. Auch weitere Werkzeuge für Organobleche werden mit – allerdings erheblich weniger – Sensoren ausgestattet sein. Gerade bei sicherheitsrelevanten Bauteilen sind sie zur Prozessüberwachung und Qualitätsdokumentation unabdingbar.

Sechs Partner

An diesem Technologie übergreifenden Projekt waren insgesamt sechs Unternehmen beteiligt. Neben der Georg Kaufmann Formenbau AG waren die die Unternehmen KraussMaffei Technologies GmbH, Jacob Composite GmbH, Audi AG, Lanxess Deutschland GmbH und Bond-Laminates GmbH in die Entwicklung integriert. Zur Optimierung der Abläufe im Werkzeug haben die Firmen gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH, Incoe Europe und Kistler Instrumente AG ihr Know-how zur Temperierung, Heißkanaltechnik und Messtechnik einfließen lassen. Trotz der hohen Anzahl an beteiligten Unternehmen ist die Realisierung in der sehr kurzen Zeit von nur sechs Monaten gelungen.

Hinweis für unsere Fachportalnutzer Online-Lesen:

Kapitel 5.5. Leichtbau als Konstruktionsprinzip