Thermoformen Thermoformbauteile individuell gestalten

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Die Gestaltungsfreiheit beim Thermoformen ist eher eingeschränkt. Rippen, Schraubdome oder Schnapphaken konnten bisher nur hinterspritzt oder angeschweißt oder angeklebt werden. Ein kombinierter Umform- und Schweißprozess soll dies nun ändern.

Firmen zum Thema

Der Umformprozess Thermoformen wird vor allem für Verpackungsartikel, wie beispielsweise Joghurtbecher, verwendet. Bisher war die Gestaltungfreiheit eingeschränkt – ein kombinierter Umform- und Schweißprozess soll dies nun ändern.
Der Umformprozess Thermoformen wird vor allem für Verpackungsartikel, wie beispielsweise Joghurtbecher, verwendet. Bisher war die Gestaltungfreiheit eingeschränkt – ein kombinierter Umform- und Schweißprozess soll dies nun ändern.
(Bild: IKT Universität Stuttgart)

Der Umformprozess Thermoformen wird vor allem für Verpackungsartikel, wie beispielsweise Joghurtbecher, verwendet. Aber auch im industriellen Bereich dienen Thermoformteile als Hauben und Verkleidungen aller Art für den Maschinen- und Anlagenbau, für Agrar- und Baumaschinen, Flurförderzeuge und dem Nutzfahrzeugbau. Auch Kotflügel, Armaturen oder Kofferraumwannen werden mit diesem Umformprozess gefertigt. Im Konsumgüterbereich sind die Innenbehälter und die Innenverkleidung der Türen von Kühl- und Gefrierschränken ein bekanntes Beispiel. Aus Materialien wie z. B. Polyurethanschaum oder Glasfasermatten, werden akustisch und thermisch isolierende Bauelemente z. B. für die Automobilindustrie hergestellt.

Was passiert beim Thermoformen?

Beim Thermoformen werden flächige thermoplastische Halbzeuge zu dreidimensionalen Bauteilen umgeformt. Unter Wärmeeinwirkung und mit Druckluft oder Vakkuum werden dabei thermoplastische Kunststoffe umgeformt. Es gilt als Alternative zum Spritzguss und die Werkzeugkosten sind günstiger. Bei der Gestaltungsfreiheit ist das Thermoformen im Vergleich zum Spitzgießen allerdings eingeschränkt. So können schalenförmige Bauteile ohne individualisierte Funktionselemente, wie Rippen, Schraubdome oder Schnapphaken nur durch Hinterspritzen oder einen anschließenden anderen Fügeprozess, beispielsweise Schweißen oder Kleben, angebracht werden.

Individualisierte Thermoformbauteile herstellen

Das Forschungsprojekt „Thermoformen mit integrierten Gestaltelementen“ soll diesen Nachteil beheben. Dabei müssen die Funktionselemente nicht mehr nachträglich angebracht werden. Die Funktionsintegration erhöht sich damit. Beim Thermoformen mit integrierten Gestaltelementen wird zunächst ein Einlegeteil im Thermoformwerkzeug platziert. Während sich das Thermoformhalbzeug abformt, verschweißt sich dieses Einlegeteil mit diesem. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Einleger und Thermoformhalbzeug entsteht.

Prozessablauf beim Thermoformen mit integrierten Gestaltelementen.
Prozessablauf beim Thermoformen mit integrierten Gestaltelementen.
(Bild: IKT)

Das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart erforscht hierzu in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekt die werkstofflichen und prozessspezifischen Grundzusammenhänge bei diesem kombinierten Thermoform- und Schweißprozess. „Dabei untersuchen wir die einzelnen Prozessparameter bei diesem kombinierten Thermo- und Schweißprozess“, erklärt Dominik Müller, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Kunststofftechnik und Projektmitarbeiter. Auch die verwendeten Werkstoffe oder Werkstoffmodifikationen fließen in diese Untersuchung ein und sollen Aufschluss darüber geben, wie diese die Güte der Schweißverbindung beeinflussen.

Vorhersagbarer kombinierter Thermoform- und Schweißprozess

Diese Erkenntnisse sollen wiederrum dabei helfen, diese Prozessvariante zu modellieren. Dadurch wird der kombinierte Thermoform- und Schweißprozess vorhersagbar und der Prozess individualisierte Thermoformbauteile herzustellen wird reproduzierbar. Außerdem sollen die Ergebnisse dazu verwendet werden, bestehende Modelle zur Beschreibung der Wirkmechanismen innerhalb von Schweißprozessen zu überprüfen und weiterzuentwickeln.

Dieser kombinierte Thermoform- und Schweißprozess erhöht zum Einen die GEstaltungsfreiheiten von Thermoformbauteilen, indem im Prozess Schnapphaken, Schraubdome oder Rippen angebracht werden können. Manuelle Arbeitsschritte werden damit eingespart, denn Gestaltelemente müssen nun nicht mehr nachträglich angebracht werden. Zudem werden komplexere Thermoformbauteile in einem Prozessschritt gefertigt und das Produktspektrum für Thermoformbauteile erweitert sich.

(ID:47507289)