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Leichtbau-Potenziale für Spritzgussteile aufdecken

| Redakteur: Dorothee Quitter

Mit dem K-Tech-Check bietet Pöppelmann eine Bauteilbewertung an, die Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung aufzeigt und zu Kosteneinsparungen führt.

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Das Batteriegehäuse wurde durch den K-Tech-Check um 35 % leichter.
Das Batteriegehäuse wurde durch den K-Tech-Check um 35 % leichter.
(Bild: Pöppelmann)

In der Automobilindustrie hilft jedes eingesparte Gramm von Bauteilen, den Kraftstoffverbrauch zu senken und so die gesetzlichen CO2-Vorgaben einzuhalten. Aber auch in anderen Industriezweigen gewinnt der Leichtbau immer mehr an Bedeutung. Das Thema ist besonders dann relevant, wenn sich durch eine konsequente Reduzierung des Gesamtgewichts die Betriebskosten senken lassen.

Pöppelmann K-Tech bietet seinen Kunden unterschiedliche Lösungswege, um signifikante Gewichtseinsparungen zu erzielen. Eine der Stärken von Pöppelmann ist die Kombination leistungsstarker Kunststoffe mit einer kunststoffgerechten Bauteilkonstruktion. Viele Metallbauteile konnten hierdurch bereits erfolgreich in Kunststoff substituiert werden. Auch prozessseitig gibt es neue Lösungswege. Seit einigen Jahren werden Bauteile im Mu-Cell-Verfahren produziert. Neu und ein Bereich mit einem enormen Anwendungspotenzial bieten umspritzte Composites, wie zum Beispiel Organobleche.

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Das optimale Material finden

Die Experten von Pöppelmann K-Tech führen zu Beginn eines jeden Projekts zur Gewichtsreduzierung gemeinsam mit dem Kunden eine intensive Bauteilebewertung durch: Beim K-Tech-Check wird jede Anfrage auf Parameter wie Umsetzbarkeit, Material, Konstruktion, Werkzeug und Prozess überprüft. So können zunächst nicht direkt sichtbare Potenziale bzgl. Gewichtsreduzierung und Kosteneinsparung aufgedeckt werden. Das Ziel des K-Tech-Checks sind flexible Prozesse und maßgeschneiderte Lösungen.

Das Material muss von Anfang an zur jeweiligen Konstruktion passen – besonders dann, wenn Metallteile in Kunststoff umkonstruiert werden. So lassen sich schon in der Konstruktion wichtige Weichen in Bezug auf Funktionalität stellen. Die Entscheidung für das passende Material fällt nach Sichtung der CAD-Daten: Es gilt, Fragen zu klären, wie fest und temperaturbeständig, wie schwer oder wie flexibel das Material sein muss und wie teuer dieses sein darf.

Tipp: Anwendertreff Leichtbau Auf dem 3. Anwendertreff Leichtbau, der vom 4. bis 5. Dezember 2018 in Würzburg stattfindet, wird Stefan Bröring von Pöppelmann K-Tech im Praxisforum Strukturleichtbau den K-Tech-Check an einem Beispiel demonstrieren und Möglichkeiten der Funktionsintegration aufzeigen.
Mehr Informationen: Anwendertreff Leichtbau

Das Herstellungsverfahren bestimmen

Neben der Materialauswahl stellt das Herstellungsverfahren einen zusätzlichen Weg dar, das Bauteilgewicht zu reduzieren. Pöppelmann K-Tech setzt dazu seit vielen Jahren das Mu-Cell-Verfahren ein. Dabei handelt es sich um eine Technologie zum physikalischen Schäumen von Thermoplasten. Während des Plastifizierens wird Stickstoffgas in die heiße Kunststoffschmelze injiziert. Beim Einspritzen ins Werkzeug expandiert das Gas, sodass eine gleichmäßige mikrozellulare Struktur mit einer Zellgröße kleiner als 100 µm entsteht. Durch die Schaumbildung lässt sich das Bauteilgewicht um bis zu 15 % reduzieren sowie Einfallstellen vermindern. Dies ist besonders bei verzugsanfälligen Bauteilen, beispielsweise bei Batteriegehäusen, ein wichtiger Faktor. Mit dem Mu-Cell-Verfahren können Formteile zudem mit hoher Steifigkeit hergestellt werden, was zu einer verbesserten Dimensionsstabilität führt. Das Ergebnis ist eine höhere Funktionalität bei reduziertem Gewicht und gleichzeitiger Kostenkontrolle.

Composite-Halbzeuge integrieren

Als weiteren Weg der Gewichtsreduzierung setzt Pöppelmann K-Tech auf die neuen Konstruktionsmöglichkeiten von Organoblechen. Bei diesen handelt es sich um vorgefertigte Halbzeuge, bestehend aus in Polymer getränktem Endlosglasfaser-Gewebe. Sie werden je nach Kontur zugeschnitten, aufgeheizt und direkt im Spritzgusswerkzeug umgeformt. Organobleche eignen sich vor allem bei flächigen, großen Bauteilen sowie Anwendungen, die hohen mechanischen Belastungen unterliegen, z. B. Crash-Test-Relevanz.

Das Besondere bei Organoblechen ist, dass die Funktionsbereiche einfach auf den Einleger gespritzt werden. Zusätzliche, aufwändige Nacharbeitsschritte entfallen. Außerdem sind Festigkeit und Steifigkeit vergleichbar oder zum Teil besser als bei Kompaktspritzguss, die Bauteile jedoch deutlich leichter. (qui)

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