SKZ: Lange Fasern direkt einarbeiten - Kooperation mit Arburg

Verstärkungsfasern ermöglichen die Herstellung von Bauteilen aus thermoplastischen Matrix-Materialien mit hervorragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften. Für die Fertigung faserverstärkter Produkte im Spritzgieß- oder Extrusionsverfahren kommen heute überwiegend compoundierte Faser- oder pultrudierte Stäbchengranulate zum Einsatz. Mit „Direkt“-Verfahren dagegen kann die Verarbeitung von Verstärkungsfasern und Matrixmaterial zu einem Bauteil in einem Fertigungsschritt erfolgen.

Ein in Kooperation zwischen dem SKZ und Arburg neu entwickelter, innovativer Herstellungsprozess ermöglicht die direkte Einarbeitung von Langfasern auf einer leicht modifizierten Standardspritzgießmaschine. Eine erste Umsetzung des Konzeptes war zur Fakuma 2012 auf dem Arburg-Stand am Beispiel eines Airbag-Gehäuses zu sehen. Über ein modifiziertes Spritzgießaggregat wurden Glasfasern in ein vollständig aufgeschmolzenes Matrixpolymer eingearbeitet. Vollständig in die Maschinensteuerung integrierte Peripheriegeräte ermöglichten eine zentrale Zusammenfassung von Parametereingaben, Überwachungswerten und Prozessdokumentationen. Am Messeaufbau konnte demonstriert werden, dass der Glasfasergehalt wie auch die mechanischen Eigenschaften (z.B. durch die Zugabe von Haftvermittlern) im laufenden Prozess veränder- bzw. anpassbar sind. Mit dem neuen Aufbau ist es den Angaben zufolge möglich, verschiedene Fasern mit wählbarer Faserlänge und -gehalt dem Prozess zu zuführen. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens sei, dass die Maschine auch nach den Modifikationen noch für „Standard“-Spritzgießaufgaben verwendet werden kann (siehe auch: Artikel Arburg Magazin "today", Ausgabe 50/2012).

Zusätzliche Einsatzbereiche ermöglicht den weiteren Angaben zufolge eine Adaption der Einheit zum direkten Einarbeiten von Fasern an Extrudern und Compoundern. Ergänzend zu konventionell verwendeten kompakten, rieselfähigen Kurzschnittfasern, können somit nun auch sehr lange, nicht mehr rieselfähige Schnittfasern erzeugt und definiert einem Matrixpolymer zugeführt werden. Erste Compoundierversuche zur Herstellung von Glasfasergranulaten hätten gezeigt, dass mit Hilfe des neuen Direkt-Verfahrens die durchschnittliche Faserlänge signifikant gesteigert werden könne.

Ein entscheidendes Qualitätsmerkmal aller aufgezeigten Verfahrensvarianten sei die erreichbare resultierende Faserlängenverteilung. Zur vereinfachten Bestimmung der Faserlängenverteilungen wurde die vom SKZ entwickelte Software FiVer verwendet. Aufgrund der Leistungsfähigkeit von FiVer entfalle eine aufwändige Probenpräparation, so dass mehrere tausend Fasern, die gekrümmt und/oder überkreuzt sein dürfen, erfasst und analysiert werden können.

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Christian Deubel
c.deubel@skz.de
Tel. 0931 4104-242

Weitere Informationen: www.arburg.com, www.skz.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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