08.08.2011

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Rucks: Composites - mehr Automatisierung und höhere Qualität beim Thermoformen

Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK) stelllt hohe Ansprüche an die hier eingesetzten Maschinen. Das gilt auch für Entwicklungsarbeiten an Faserverbundwerkstoffen (FVK). Hier waren vom Pressenbauer Rucks vor allem reproduzierbare Ergebnisse und flexibler Einsatz unterschiedlicher Faserverbundwerkstoffe gefordert. Geliefert wurde eine Composite Thermoformanlage Typ KV 287. Herzstück der optimierten Anlage ist eine Oberkolben- Säulenpresse mit 2000 kN Presskraft. Abhängig von den Eigenschaften des Composites sieht das Anlagenkonzept ein Aufheizen des Materials in der Presse oder in einer dahinter stehenden Vorheizstation vor.

Die Vorheizstation erreicht bis 300 °C und ist bei FVK bis 10 mm Dicke im Einsatz. Durch Verwendung von Heizplatten mit vier Heizzonen und einer Regeltoleranz von ±1 K werde ein homogenes Aufheizen der Prepregs erreicht, ein wichtiges Qualitätskriterium. Der Abstand der Heizplatten zueinander kann an die Werkstückdicke angepasst werden. Vorteil gegenüber Infrarotheizstrahlern sei die gleichmäßige Durchwärmung bis in den Materialkern ohne die äußeren Schichten einer zu starken thermischen Belastung auszusetzen. So können beispielsweise Naturfasern beim Aufheizen mit Infrarot regelrecht verbrennen. Über die Heizplatten gespannte Teflonfolie verhindere ein Ankleben des Prepregs.

Den automatischen Materialtransport von der Vorheizstation in den Pressraum übernimmt ein pneumatisch angetriebenes Linearsystem mit U-förmigem Transportrahmen. Eine pneumatische Schwenkspannereinrichtung im Transportrahmen gewährleistet die sichere Fixierung des Materials. Um ein zu starkes Abkühlen des Prepregs nach dem Aufheizen zu verhindern, wurden alle horizontalen und vertikalen Bewegungen beschleunigt. Mit dem höhenverstellbaren Transportrahmen kann auf unterschiedliche Werkzeughöhen in der Presse reagiert werden. Der Presskraftbereich von 10 bis 2000 Kilonewton ermöglicht ein auf die unterschiedlichen Eigenschaften der Prepregs ausgelegtes Umformen.

Bei der Herstellung von Plattenmaterial ist das Vorheizen direkt in der Presse möglich. Die dazu installierten Heizplatten haben ebenfalls vier Heizzonen und eine Regeltoleranz von ±1 K. Die obere Heizplatte ist vertikal beweglich aufgehängt. So ist es möglich, in einer Kontaktstellung die obere Heizplatte zunächst nur mit Ihrem Eigengewicht auf das Material abzulegen. Der Vorteil liegt in der materialschonenden Temperierung des Prepregs und in einem zeit- und energieeffizienten Prozessablauf, da sich der Pressprozess ohne Zwischenschritt direkt an den Aufheizvorgang anschließt. Aufheizraten bis 15 K/min. und eine zusätzlich integrierte Heizplattenkühlung mit einer mittleren Kühlrate von bis zu 60 K/min. sorgen für kurze Zykluszeiten. Eine voll aus dem Pressraum herausfahrbare untere Heizplatte ermöglicht einen ergonomischen Werkzeugwechsel und Materialentnahme nach dem Umformprozess.

Gesteuert wird die Maschine über die Ruxx Logic HP. Mit grafisch orientierter Bedienoberfläche, Touchscreen, Online-Sprachumschaltung und Internetkommunikation soll sie die Forderungen nach einer benutzerfreundlichen Bedienung erfüllen. Basis der Bedien- und Steuerungseinheit ist ein 15 Zoll großes Infrarot Farb-Panel mit Profibus- und Ethernet-Schnittstelle. Verbundsicherheitsglas macht das Panel besonders robust und der Infrarot Touch ermöglicht die Bedienung mit Handschuhen.