Mecaplast: Neues Spritzgießverfahren ermöglicht deutliche Gewichtsreduktion

Struktur eines Spritzgießteils (chemisches Schäumen von Thermoplasten) - (Bild: Mecaplast).

Mecaplast, Lieferant für Kunststoffkomponenten in Automotive, gibt an, die Gewichte von Kunststoffteilen für Interior- oder Exterior-Anwendungen zwischen 30 und 50 % reduzieren zu können. Dies, so Mecaplast, ermöglicht ein neues, patentiertes Spritzgießverfahren, in Kombination mit neuen Polypropylen-Compounds.

Mecaplast operiert von Monaco aus mit zahlreichen Produktionsstandorten verteilt auf Frankreich und andere Länder Europas, sowie in der Türkei, Brasilien, Mexico, China und Indien. Mecaplast engagiert sich nun im neuen, von der französischen Regierung finanziell geförderten Projekt “Plume”, (französisch für „Feder“). Ziel des Unternehmens ist es, einen neuen Prozess in der Spritzgießtechnik zur Gewichtsreduzierung auf industriellem Niveau zu etablieren. Der Prozess basiert auf einer Kombination von bewegten Formkernen, einem chemischen Treibmittel und leichtgewichtigen, verstärkten Füllstoffen. Das Projekt „Plume“ startet im September 2012 mit einer Laufzeit von zwei Jahren. Mecaplast nennt für Plume eine Projektsumme von 2,4 Mio. EUR.

Am Projekt „Plume“ beteiligen sich demnach auch andere französische Unternehmen: So engagieren sich Unternehmen wie Sumika Polymer Compounds (ein Unternehmen der Sumitomo Chemie-Gruppe) aus Saint-Martin de Crau, als Hersteller von Compounds, und der Werkzeugbauer Cero aus Nantes. Ebenfalls mit an Bord ist das Polymer-Institut IMP der Universität von Saint-Etienne, sowie Cemef, aus dem Technologiepark Sophia Antipolis bei Antibes, einem Entwicklungslabor der Mines ParisTech in Zusammenarbeit mit CNRS zur Prozesssimulation.

„Im Verbund von unterschiedlichen Teilen, die mit dem Plume-Prozess hergestellt werden, kann das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs um 5 bis 7 kg reduziert werden,“ sagt Elsa Germain, Ingenieur für Forschung und Innovation bei Mecaplast: „Dieser Effekt wird sich beim Kraftstoffverbrauch signifikant niederschlagen und ermöglicht es in der Zukunft, die CO2-Emmissionen um 0.5 bis 0.7g/km zu senken.“

Der Plume-Prozess ist den Angaben zufolge ähnlich zu einem in Japan bereits eingesetzten Prozess zur Herstellung von Kunststoffteilen für Automobilhersteller wie Toyota und Honda. Dieses Verfahren weise allerdings bestimmte Beschränkungen auf, wie zum Beispiel die Oberflächengüte, da die Teile mit talkhaltigem Polypropylen (PP) gefertigt werden. Der neue Plume-Prozess hingegen verwende neu entwickelte Compounds, die wenig oder gar kein Talk mehr enthalten.

Zusätzlich würden neuartige Füllstoffe zum Einsatz kommen, die nicht nur darauf abzielen die Oberflächengüte zu verbessern, sondern auch dazu beitragen das Gewicht der Teile um mindestens 7 % zu reduzieren ohne die mechanischen Eigenschaften einzubüßen. So sollen im Projektverlauf Compounds mit unterschiedlichen Füllstoffen versuchsweise getestet werden.

Die neuen Compounds, basierend auf einem modifizierten PP Co-Polymer, wurden demnach exklusiv für Mecaplast entwickelt. Sie sollen sehr gute Fließeigenschaften aufweisen. Die Schmelze-Volumenfließrate (Schmelzflussindex) bewege sich bei über 50 g/10 min. Diese Fließeigenschaften würden über den Erfolg des Plume-Prozesses entscheiden.

Kennzeichnend für den Plume-Prozess sind bewegliche Wandungen im Werkzeug. Beim Einspritzen des Polymers befinden sich diese Wandungen in einer vorgefahrenen Position. Wenn das gesamte Material die Kavität gefüllt hat und sich die Außenhaut der Schmelze stabilisiert, wird die Wandung des Werkzeugs zurückgefahren. Dadurch reduziert sich der Werkzeuginnendruck und das chemische Treibmittel sorgt nun für eine Ausdehnung in die neu entstandenen Bereiche der Kavität und generiert dabei eine mikrozelluläre Struktur des Teils. Der Schäumprozess, gemessen ohne Einflüsse der Formulierung des Compounds selbst, soll eine Gewichtsreduzierung des Formteils von mindestens 30 % ermöglichen, verglichen mit einem konventionellen, vollgefüllten Teil.

Cemef untersucht die rheologischen Eigenschaften der Schmelze und ihr Verhalten während des Prozesses. Auch die Schaumstrukturen, die beim chemischen Schäumen entstehen, werden einer Analyse unterzogen. Schließlich wird das Institut IMP-UJM die mechanischen Eigenschaften der Teile, die unter variierten Bedingungen entstanden, prüfen.

Mecaplast plant derzeit den Prozess an zwei ausgewählten Komponenten zu erproben: Der Innenverkleidung einer Heckklappe, sowie einem Formteil der Außenbeplankung. Das Teil der Außenbeplankung soll in zwei Versionen hergestellt werden: Einerseits mit genarbter Oberfläche und andererseits mit einer Oberfläche, die lackierfähig sein wird.

Über Mecaplast
Die Mecaplast-Gruppe gilt als einer der führenden europäischen Automobilzulieferer. Gegründet 1955 von Charles Manni, entwickelt und produziert die Gruppe Teile und komplette Systeme für den Aufbau von Fahrzeugen und für Motoren. Die Gruppe erwirtschaftet heute nach eigenen Angaben einen Umsatz von 692 Mio. EUR. Rund 5.500 Mitarbeiter in 15 Ländern unterstützen die Automobilhersteller rund um den Globus.

Mecaplast Group, Monaco

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