Spritzgießen Fluidmelt-Verfahren ermöglicht Hohlkörper bei hoher Designfreiheit

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Engel hat einen Fahrradlenker für Canyon Bicycles im Fluidmelt- und Organomelt-Verfahren mit Endlosfaserhalbzeugen gefertigt – beides Spritzgießtechnologien für den Bereich Leichtbau. Auf der diesjährigen JEC World, die vom 4. bis 6. März 2025 in Paris stattfindet, stellt Engel die Technologie in einer Live-Produktion vor.

Mit dem Fluidmelt-Verfahren lassen sich Hohlkörperstrukturen durch die Injektion von Wasser oder Stickstoff erzeugen. Dabei wird die plastische Seele des Bauteils während des Prozesses in eine Überlaufkavität oder in die Plastifiziereinheit zurückgedrückt und dadurch ein Hohlraum im Bauteil erzeugt. Auf der JEC World wird der Prozess mit Gasinjektion und Überlaufkavitäten gezeigt. Nach Ablauf der Kühlzeit kann der hohle Lenker aus dem Werkzeug entnommen werden. Aufgrund seiner Geometrie lassen sich äußerst leichte Strukturen produzieren, die gleichzeitig eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit aufweisen.

Stabilität im Leichtbau durch Organomelt

Durch den Einsatz von Endlosfaserhalbzeugen bei dem Fahrradlenker werden die mechanischen Eigenschaften weiter optimiert. Die Bauteile selbst werden aus einem glasfaserverstärkten Polyamid 6 gefertigt, um die notwendige Steifigkeit und Festigkeit zu gewährleisten. Durch die Integration von vier UD-Carbonfasertapes, die während des Spritzgießprozesses in das Werkzeug eingelegt werden, hält das Bauteil trotz der geringen Wandstärke und der Hohlkörperstruktur hohen Belastungen stand. Gegenüber traditionellen Aluminium- und Thermoset-Lenkern macht diese Technologie die Produktion in Europa rentabel und reduziert gleichzeitig die Umweltbelastung.

GHefertigt wird der Lenker auf der Engel Victory 180 Wide-Platen Maschine. Sie ist eine speziell für große und komplexe Bauteile oder Werkzeuge konzipierte Spritzgießmaschine. Dank ihrer holmlosen Bauweise mit großem, freien Werkzeugraum ermöglicht die Victory Serie den Einsatz großer und komplexer Werkzeuge in kompakten Maschinengrößen. Ein besonderer Vorteil bei großvolumigen und anspruchsvollen Formen wie dem Fahrradlenker.

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Durch die vergrößerte Aufspannplatte bietet die Maschine zusätzliche 100 mm an Breite im Vergleich zu Standardmodellen. Da keine höhere Schließkraft benötigt wird, spart man so die Investition in eine größere Maschine und damit verbunden in mehr Stellfläche und zusätzliche Energie. Canyon Bicycles spielte eine zentrale Rolle in der Entwicklung des neuen Lenkers. Sie brachten ihre Expertise in die Konzeption und das funktionale Design des Lenkers ein, um sicherzustellen, dass er den hohen Anforderungen von professionellen Radfahrern entspricht. Artefakt Design war verantwortlich für die ästhetische Gestaltung des Lenkers. Sie entwickelten ein Design, das nicht nur funktional, sondern auch visuell ansprechend ist, um sich nahtlos in das moderne Erscheinungsbild der Canyon Fahrräder einzufügen.

Domo Chemicals lieferte das Spritzgießcompound und die notwendigen Tapes für die Produktion - ein entscheidender Beitrag der für die hohe Leistungsfähigkeit des Lenkers erforderlich ist. Plastic Innovation übernahm die mechanische Bauteilauslegung, sowie die Prozess- und Struktursimulation. Ihr Fachwissen in diesem Bereich trug maßgeblich zur Umsetzung des innovativen Designs bei.

Simoldes, als Werkzeugbauer und Serienproduzent, stellte seine umfassenden Kenntnisse in der Werkzeugherstellung und Bauteilproduktion zur Verfügung, um die hohe Qualität und Reproduzierbarkeit der Lenkerproduktion zu gewährleisten.

Gewinner des JEC World Innovation Award – eine revolutionäre Staufachklappe

Ein weiteres Highlight von Engel auf der JEC World ist die Staufachklappe von Daimler Trucks, die durch das Fraunhofer IMWS entwickelt wurde. Die Staufachklappe verfügt über eine visuell ansprechende, über die gesamte Breite laufende Kante und eine geschlossene, umlaufende Kante, die in einem Arbeitsgang mit der Kern- und Strukturbildung erstellt wird. Dies stellt hohe Anforderungen an die Präzision des Spritzgießprozesses und die Fähigkeit der Maschine, auch bei hoher Materialbelastung genaue und zuverlässige Ergebnisse zu liefern.

Diese Komponente wurde als Sandwich-Bauteil auf einer Spritzgießmaschine von Engel gefertigt und ist das Ergebnis einer am Fraunhofer IMWS entwickelten Thermoplast-Sandwich-Moulding-Technologie. Dabei werden Halbzeuge, bestehend aus einem thermoplastischen Wabenkern und Decklagen aus faserverstärkten thermoplastischen UD-Tape-Laminaten des Partners ThermHex, durch Thermoformen verarbeitet und können im selben Prozess mittels Spritzgießens funktionalisiert werden. Der kontinuierliche und vollautomatisierte Fertigungsprozess ist für den Einsatz in der Großserie geeignet. Insbesondere Letzteres ist entscheidend für den Einsatz in der Automobilindustrie, wo große Stückzahlen und kurze Zykluszeiten gefragt sind.

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