02.02.2010

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Bayer MaterialScience: Erste Serienfertigung im DirectSkinning-Verfahren mit aliphatischem Polyurethan

Die DirectSkinning-Technologie ist ein neues Produktionsverfahren, mit dem Spritzgussteile noch wirtschaftlicher in einem Prozessschritt gefertigt werden können. Es wird jetzt zum ersten Mal in der Serienfertigung von Teilen für den Fahrzeuginnenraum in Verbindung mit einem aliphatischen Polyurethan-Werkstoff eingesetzt.

Die fischer automotive systems GmbH und die Bayer MaterialScience AG haben im Rahmen eines Technologieprojektes zum DirectSkinning-Verfahren gemeinsam erfolgreich eine Dekorblende entwickelt, die inzwischen in Serie gefertigt wird. Das Bauteil verschließt ein kinematisches Schubfach, das sich im BMW 5er Gran Turismo direkt über der Mittelkonsole in der Instrumententafel befindet.

"Unser Gemeinschaftsprojekt belegt, dass DirectSkinning reif für die Serienfertigung ist und dass damit im Autoinnenraum Spritzgussteile mit hochwertigen, farbigen Polyurethan-Dekoroberflächen hergestellt werden können", erklärt Dr.-Ing. Michael Baumeister, Leiter der Produktion und Logistik im Werk Horb von fischer automotive systems.

Erzeugung heller, UV-beständiger und kratzfester Oberflächen mit hoher Wertanmutung
Die etwa 1,4 Millimeter dicke Beschichtung der Dekorblende basiert auf dem Polyurethan (PUR)-System Bayflex® LS (LS = Light Stable) von BaySystems. BaySystems® ist die globale Dachmarke für das Polyurethan-Systemgeschäft von Bayer MaterialScience. Das hier eingesetzte System wurde für das DirectSkinning-Verfahren maßgeschneidert entwickelt. Die Blende wird in fünf Farben produziert - u.a. in Elfenbeinweiß und in einem hellen Beige- und Grauton. "Unsere PUR-Systeme werden dem Trend zu hellen Farben im Autoinnenraum gerecht, denn sie sind dauerhaft UV-beständig und farbecht. Außerdem verleihen sie den Oberflächen eine hohe Kratz- und Abriebfestigkeit", so Gregor Murlowski, Polyurethanexperte bei Bayer MaterialScience. Der thermoplastische Träger der Blende besteht aus dem wärmeformbeständigen und schlagzähen Polycarbonat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC/ABS)-Blend Bayblend® T85 - ebenfalls ein Werkstoff des Leverkusener Unternehmens.

Kurze Zykluszeiten, geringere Investitionen, einfachere Logistik
"Die DirectSkinning-Technologie kombiniert den Spritzguss von Thermoplasten mit dem Reaction-Injection-Molding (RIM)-Verfahren der PUR-Verarbeitung. Das beschichtete Bauteil wird, vergleichbar zum Mehrkomponentenspritzgießen, direkt auf der Spritzgießmaschine in nur einem Werkzeug (auch Mehrfachwerkzeuge sind möglich) gefertigt. Nach der Herstellung des thermoplastischen Trägers wird das PUR-System mittels eines PUR-Mischkopfs in das geschlossene Werkzeug injiziert und die Thermoplastoberfläche so beschichtet. Bei Einsatz eines Drehteller- oder Wendeplattenwerkzeugs können beispielsweise beide Fertigungsschritte parallel ausgeführt werden, was kurze Zykluszeiten und damit eine hohe Produktivität sicherstellt", erläutert Andreas Bürkle, Projektleiter DirectSkinning bei fischer automotive.

Der Nachbearbeitungsaufwand für die so hergestellten Bauteile ist nur sehr gering. Dicke und Farbe der PUR-Schicht lassen sich in weiten Bereichen variieren. Da das Bauteil in nur einem Werkzeug entsteht, kommt das DirectSkinning im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren ohne separate Beschichtungsanlage aus. "Entsprechend geringer sind die Investitionen und der Raumbedarf für die benötigten Maschinen. Der Transport und die Zwischenlagerung der reinen Spritzgussteile entfallen, was die logistischen Abläufe vereinfacht und die Gefahr von Kontaminationen und Beschädigungen minimiert", so Rainer Protte, bei Bayer MaterialScience verantwortlich für die Entwicklung von Spritzgießsonderverfahren.

Heißlichtalterungtests bestanden
Die PUR-Oberflächen der Dekorblende wurden hinsichtlich ihrer Lichtstabilität umfangreich geprüft - u.a. durch Wärmelagerungs- und Heißlichtalterungtests sowie Klimawechsel- und Sonnensimulationsprüfungen. Die Untersuchungen ergaben, dass über die Lebensdauer des Bauteils so gut wie keine Oberflächendefekte, Entfärbungen, Vergilbungen oder Härteschwankungen auftreten. So werden etwa die strengen Anforderungen der Automobilhersteller an die Vergilbungsstabilität von Kunststoffoberflächen im Autoinnenraum erfüllt. Außerdem gelang es, die mit einer lederähnlichen Narbung versehene Werkzeugoberfläche exakt abzubilden und die PUR-Oberfläche exakt den Farbvorgaben anzupassen und ihre optische Wirkung präzise mit benachbarten Oberflächen aus anderen Materialien abzustimmen (Colour Matching). Der erfolgreichen Serienentwicklung waren umfangreiche gemeinsame Arbeiten vorangegangen. So wurde beispielsweise die Praxistauglichkeit des DirectSkinning-Verfahrens an einem Prototypbauteil aus der Serienanwendung - einer Cupholder-Dekorblende - geprüft.

Weitere Informationen: www.bayermaterialscience.de, www.fischer-automotive-systems.de