23.04.2014

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Wittmann Battenfeld: Schaumtagung mit rund 100 Teilnehmern

Zu seiner ersten Schaumtagung mit dem übergreifenden Thema "Physikalische Begasung" am 10. April dieses Jahres konnte Wittmann Battenfeld in seinem Technikum in Meinerzhagen fast 100 Gäste begrüßen. Die große Teilnehmerzahl zeigt, wie wichtig die Thematik "physikalisches Schäumen" mit ihren Möglichkeiten und Chancen für die Kunststoffindustrie ist. Das Thema des physikalischen Schäumens wurde aus der Sicht des Produktentwicklers, des Forschers, des Maschinenherstellers, des Herstellers der geschäumten Produkte als auch des Rohstoffherstellers beleuchtet.

Nach der Begrüßung der Gäste und Referenten im Technikum von Wittmann Battenfeld in Meinerzhagen stellten Klaus Ehlig, Geschäftsführer Wittmann Battenfeld Meinerzhagen, und Andreas Hollweg, Vertriebsleiter für alle Produkte der Wittmann Gruppe in Deutschland, die Wittmann Gruppe und ihr Maschinen-, Roboter- und Peripheriegeräteangebot vor.

Den ersten Fachvortrag hielt Dr.-Ing. Norbert Müller, Gründer und Inhaber der Firma Schaumform GmbH in Hutthurm. Schaumform entwickelt geschäumte Formteile und verfügt in seinem Technikum über Spritzgießmaschinen von 240 bis 1.300 t Schließkraft, mit denen physikalisch geschäumt werden kann. Dr. Müller ging in seinem Vortrag auf den Zusammenhang zwischen Dichtereduzierung und mechanischen Eigenschaften ein. Leichtbauteile müssen nicht nur leichter als kompakt gespritzte Teile sein. Sie müssen gleichzeitig steif und kompakt als auch ebener und verzugsärmer sein. Deshalb reicht es nicht aus, die Teile nur zu schäumen. Durch ein Präzisionsöffnen des Werkzeuges nach dem Einspritzen des Kunststoffs wird die Wanddicke vergrößert und dadurch die Steifigkeit des Formteils erhöht. Die Werkzeugatmung kann auch partiell nur in gewünschten Bereichen erfolgen. Der Weg zu Leichtbauteilen reicht von der Topologieoptimierung der kompakten Teile bis zur Dünnwandtechnik. Die geringen Wanddicken können nicht mehr gespritzt, aber geschäumt werden. Durch anschließendes Werkzeugatmen wird die Wanddicke wieder erhöht und somit das erforderliche Eigenschaftsniveau erreicht. In Verbindung mit der variothermen Erwärmung der formgebenden Flächen können leichte, geschäumte Formteile mit "perfekter" Oberfläche hergestellt werden, wie von Wittmann Battenfeld gemeinsam mit Schaumform auf der K 2013 in Düsseldorf gezeigt wurde.

Dipl.-Ing. Mike Tromm vom Institut für Werkstofftechnik der Universität Kassel berichtete über seine Forschungsergebnisse mit dem "Pull and Foam" Verfahren. Mit diesem Verfahren wird nach dem Einspritzen der Schmelze an gewünschten Stellen gezielt eine Wanddickenvergrößerung durch Ziehen von Schiebern im Werkzeug erreicht. Die Wanddicke dieser Bereiche kann bis auf den 3-fachen Wert vergrößert werden. Besonders vorteilhaft ist hier das Begasen mit physikalischen Treibmitteln aufgrund der hohen Gasdrücke. Mit dieser Technik lassen sich dünnwandige, geschäumte Formteile mit partiell aufgeschäumten, großen Wanddickenbereichen herstellen. Das Ergebnis sind leichte Strukturbauteile mit gezielten Wanddickenvergrößerungen. Die Untersuchungen zu diesem Verfahren wurden erfolgreich mit mehreren Kunststoffen durchgeführt.

Dipl.-Ing. Dieter Kremer, der gemeinsam mit weiteren Meinerzhagener Mitarbeitern die Fachtagung organisiert hat, stellte das von Wittmann Battenfeld entwickelte "Cellmould"-Verfahren zur physikalischen Begasung und die von Wittmann Battenfeld hierfür eigengefertigte Anlagentechnik vor. Von den beiden am Markt verfügbaren Verfahren zum physikalischen Schäumen ist das "Cellmould"-Verfahren laut Anbieter das einzige, das von einem Maschinenhersteller entwickelt wurde und dessen Hardwarekomponenten in Eigenfertigung gefertigt und in die Software der Maschine integriert werden. Wittmann Battenfeld bietet somit den Verarbeitern Spritzgießmaschinen, Roboter und Peripherie als auch Hardware und Software für die physikalische Begasung "alles aus einer Hand".

Mit beinahe 40 Jahren Erfahrung mit physikalischem und chemischem Schäumen im Spritzgießbereich sieht sich der Maschinenbauer in der Lage, eine kompetente und umfangreiche anwendungstechnische Beratung und verfahrenstechnische Unterstützung bei der Formteilentwicklung und der Produktionsoptimierung zu bieten. Die "Cellmould"-Anlagentechnik zeichnet sich demzufolge durch folgende Vorteile für den Verarbeiter aus:

Die Schnecke mit einer Rückstromsperre ist einteilig und somit sehr robust. Dieses Konstruktionsmerkmal ermögliche die Verarbeitung verstärkter Kunststoffe mit gegenüber dem Kompaktspritzgießverfahren vergleichbaren Standzeiten. Das Gasregelungsmodul nimmt demnach präzise die Gasinjektion vor, der Eingasungsprozess wird in der Qualitätstabelle überwacht. Die Stickstoffverdichtung erfolgt über die von Wittmann Battenfeld entwickelten und hergestellten Druckerzeugungseinheiten, die auch mehrere Maschinen gleichzeitig versorgen können. Entsprechend der eingesetzten Maschinenanzahl und dem Stickstoffverbrauch kann auch eine Stickstofferzeugungseinheit eingesetzt werden, die ebenfalls von Wittmann Battenfeld hergestellt wird.

Dag Hagby, geschäftsführender Gesellschafter der EBG Group und der Schröder Kunststofftechnik GmbH in Kierspe, berichtete über seine Erfahrungen mit der Herstellung physikalisch geschäumter Formteile. Schröder Kunststofftechnik stellt auf 6 Spritzgießmaschinen physikalisch geschäumte Teile her, wobei die 4 letzten Maschinen von Wittmann Battenfeld mit "Cellmould" ausgerüstet sind. Die Stickstoffversorgung aller mit der physikalischen Begasung betriebenen Maschinen erfolgt über eine zentrale Stickstoff- und Druckerzeugungseinheit von Wittmann Battenfeld. Die geschäumten Teile weisen Wanddicken zwischen 1,2 und 2 mm auf, wobei als Kunststoffe PP, PBT und PA zum Einsatz kommen. Da für dünnwandige, geschäumte Teile sehr kurze Einspritzzeiten erforderlich sind, müssen die Werkzeuge am Fließwegende besonders gut entlüftet werden. Dag Hagby machte deutlich, dass die Gewichtsersparnis durch das Schäumen nicht unmittelbar als Kosteneinsparung gesehen werden kann, da dieser Einsparung die Mehrkosten für die Anlagentechnik gegenüberstehen. Weitere Vorteile des Verfahrens sind neben der Gewichtsreduzierung geringerer Verzug und engere Toleranzen. Hagby hob hervor, dass bei der Entscheidung für die physikalische Begasung technische Gründe wichtiger sind als kaufmännische. Schröder Kunststofftechnik erzielt inzwischen 40% seines Umsatzes mit geschäumten Produkten.

Dipl.-Ing. Thomas Olschewski von der Lanxess Deutschland GmbH, Dormagen, stellte die mechanischen Eigenschaften physikalisch geschäumter Produkte vor. Mit den Rohstoffen PA, PBT und PBT-Blends wurden umfangreiche Untersuchungen zu den mechanischen Eigenschaften geschäumter Platten im Vergleich zu denen kompakter Formteile durchgeführt. Die mechanischen und die optischen Eigenschaften geschäumter Teile sind schlechter als die kompakt gespritzter Teile. Jedoch können durch eine Rohstoffoptimierung die mechanischen Eigenschaften deutlich verbessert werden. Auch eine Oberflächenverbesserung ist durch Rohstoffoptimierung möglich. So können die für geschäumte Teile typischen Schlieren auf der Oberfläche verhindert werden. Aus PA 6 GF 35% hergestellte geschäumte Platten weisen keinerlei Oberflächenschlieren auf und sind hinsichtlich der Oberflächenqualität mit kompakt gespritzten vergleichbar. Olschewski fasste zusammen, dass die wesentlichen Vorteile physikalisch geschäumter Formteile die Verzugs- und Gewichtsreduzierung sowie die möglichen kürzeren Zykluszeiten sind.

Nach jedem Fachvortrag gab es ausreichend Möglichkeit für Diskussionen, die von den Teilnehmern intensiv genutzt wurde.

Im Anschluss an die Vorträge konnten sich die Teilnehmer an 2 Maschinen von der Qualität der "Cellmould"-Teile in Produktion überzeugen. Auf der MacroPower 650/5100 wurde auf einem 4-fach-Werkzeug der Schröder Kunststofftechnik GmbH eine Schlossanbindung aus PP-TV 20 gespritzt. Auf der HM 240/1330 wurde ein ähnliches dünnwandiges Teil in einem 2-fach-Werkzeug geschäumt. Die Dichtereduzierung der geschäumten Teile mit Wanddicken von 2 mm betrug bei beiden Produkten 9 %. Auf der EcoPower 180 wurde ein Sitzverstellbügel mit der Gasinjektionstechnik "Airmould" von Wittmann Battenfeld hergestellt. Alle Maschinen wurden über die Stickstoff- und Druckerzeugungseinheit SE-DE 32 versorgt.

Nach der Vorführung hatten die Teilnehmer bei Speis und Trank im Bewirtungszelt die Möglichkeit zu weiterführenden Fachgesprächen mit den anwesenden Experten.

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