28.01.2016

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IKV: Leichtere Bauteile durch Thermoplastschäume - Untersuchung zur Verbesserung der Oberflächenqualität durch variotherme Temperierung

Das Thermoplast-Schaumspritzgießen bietet Herstellern von Kunststoffformteilen viele Vorteile, wie Materialersparnis, Zykluszeitverkürzung, geringe Verzugsneigung der Bauteile oder geringere Einspritzdrücke. Als ein Projekt zum Thema Leichtbau in Sichtbereichen untersucht das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen das Thermoplast-Spritzgießen (TSG) in Kombination mit dynamischer Werkzeugtemperierung.

Gegenüber den vielen Vorteilen des TSG hemmen jedoch typische Oberflächendefekte, wie Silberschlieren, die breite Marktdurchdringung. Mithilfe von hohen Werkzeugwandtemperaturen während der Abformphase können aber die Oberflächenqualitäten gesteigert und die Schaumstruktur homogenisiert werden. Hohe Werkzeugwandtemperaturen verlängern allerdings die Abkühlzeit und somit auch die gesamte Zykluszeiten erheblich. Hier setzt die Forschung des IKV zur dynamischen Temperierung an mit dem Ziel, den Konflikt zwischen Qualität und Wirtschaftlichkeit zu lösen.

Erste Untersuchungen zeigen, dass hohe Werkzeugtemperaturen während der Abformphase, kombiniert mit niedrigen Temperaturen im Anschluss, die Zykluszeiten im Vergleich zu kontinuierlich hohen Werkzeugtemperaturen verkürzen können. Die Untersuchungen bezüglich der erreichbaren Oberflächenqualitäten wurden darauf aufbauend anhand von plattenförmigen Probekörpern mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturierungen durchgeführt. Die Werkzeugeinsätze sind an die Anforderungen der variothermen Temperierung angepasst, beispielsweise durch Reduktion der thermischen Masse und durch den Einsatz einer kavitätsnahen Temperierung. Zur variothermen Temperierung wird eine Fluid/Fluid und eine induktive Anlagentechnik eingesetzt.

Die Untersuchungen wurden mit üblichen Materialien der Automobilbranche, wie einem Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol Blend (PC/ABS) und Polypropylen (PP), durchgeführt. Sie machen deutlich, dass die variotherme Temperierung eine Verbesserung der Oberflächenqualitäten von geschäumten Bauteilen bis hin zu den Oberflächenqualitäten der kompakten Referenzbauteile ermöglicht. Gleichzeitig verändern die hohen Werkzeugtemperaturen auch die Schaumstruktur hin zu einer Reduzierung der kompakten Randschicht. Weitere Untersuchungen zu den daraus resultierenden Veränderungen der mechanischen Eigenschaften folgen. Ergänzend werden in einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung die Verfahren des Kompaktspritzgießens, des Thermoplast-Schaumspritzgießens mit kontinuierlicher Temperierung und des Thermoplast-Schaumspritzgießens mit variothermer Temperierung verglichen, um die Einsatzmöglichkeiten darzustellen.

Der dynamische Thermoplast-Schaumspritzgießprozess auf Basis des ProFoam-Verfahrens wird beim 28. Internationalen Kolloquium Kunststofftechnik an der laufenden Anlage präsentiert. Die ProFoam-Technik zeichnet sich durch eine schmelzeschonende Verarbeitung aus.

Weitere Informationen: www.ikv-kolloquium.de, www.ikv-aachen.de

28. Internationales Kolloquium Kunststofftechnik, 24.-25.02.2016, Aachen

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