KNF: Fachtagung „Variotherme Werkzeugtechnik“ - Große Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten in Bayreuth vorgestellt

Die Referenten des Kunststoff-Forums, v.l.n.r.: Horst Brandner, Marius Fedler, Andreas Glas, Jonas Beck, Mathias Mühlbacher, Dr. Thomas Meins, Hans Rausch.

Die Erzeugung von Hochglanzoberflächen ohne zusätzliche Nachbearbeitung ist derzeit ein stark diskutiertes Thema, u.a. für den Automobilinnenraum. Kunststoffteile blitzblank gespritzt mit blitzblanken Oberflächen u.a. in Pianoblack und Pianowhite spielt insbesondere im hochpreisigen Fahrzeugsegment eine immer stärkere Rolle. Oberflächen in dieser Güte waren lange Zeit ohne weitere Bearbeitungsschritte nahezu nicht realisierbar. Die variotherme Werkzeugtemperierung hat in den letzten Jahren Möglichkeiten eröffnet, nicht nur diese hochqualitativen Oberflächen zu realisieren, sie bietet auch in anderen Einsatzgebieten bisher nicht gekannte Voraussetzungen zur Produktion von Bauteilen. Unter dem Thema „Variotherme Werkzeugtechnik, Auswahlkriterien – Möglichkeiten – Anwendungen“ trafen sich Fachexperten am 11. Mai zum Kunststoff-Forum 2017 des KNF.

Das von Praktikern geprägte Referententeam stellte verschiedene Verfahren der variothermen Werkzeugtemperierung nicht nur als eigenständige, technologische Lösung vor sondern schlug auch den Bogen zur Gesamtbetrachtung des Systems und der damit verbundenen Zusammenhänge zwischen Temperierverfahren, Energieverbrauch und Materialeigenschaften.

Marius Fedler - (Bilder: KNF).

Hans Rausch, Geschäftsführer des KNF, begrüßte die Teilnehmer im Vortragsraum der Stäubli Tec-Systems GmbH Connectors in Bayreuth und führte durch die Veranstaltung. Im Auftaktvortrag präsentierte Dipl.-Ing. Marius Fedler vom Kunststoff-Institut Lüdenscheid „Auswahlkriterien für variotherme Werkzeugtechnik“. Der Referent gab eine kurze Einführung in das Konzept der dynamischen Werkzeugtemperierung und die Bedeutung dieser Technologie für verschiedene Materialgruppen. In einem Verfahrensüberblick verwies er auf die Möglichkeiten von unterschiedlichen Temperierverfahren und erläuterte deren Einsatzfelder. Er erwähnte, dass in vielen Fällen eine variotherme Temperierung nicht für das ganze Bauteil notwendig sei, mitunter reiche eine partielle Temperierung, um die entsprechenden Fließfronten und jeweiligen Bindenähte optisch verschwinden zu lassen.

Andreas Glas

Andreas Glas von der aic-regloplas gmbh in München nahm den Faden des Vorreferenten auf und betrachtete die variotherme Temperierung mit Flüssigmedien auf Wasser- und auf Ölbasis beim Spritzguss. Durch eine entsprechende Temperierung ist es möglich, Bauteile zu realisieren, die weder im konventionellen Spritzguss noch in der normalen Metallverarbeitung bisher mit vertretbarem Aufwand hergestellt werden konnten. Anschaulich zeigte er verschiedene Anwendungsbeispiele auf, wie die intelligente Verknüpfung variothermer Temperiersysteme mit innovativen Fertigungsideen zu neuartigen Produktlösungen führen kann.

Jonas Beck

Die dabei notwendigen Flächenkühlungen bzw. partiellen Kühlungen waren auch das Betrachtungsfeld des nächsten Referenten. Jonas Beck von der Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH in Lichtenfels stellte die Anwendungsmöglichkeiten variothermer Prozesse für Konsoliderungswerkzeuge von Faserverbundbauteilen dar. Es ist wichtig, Werkzeugkühlungen möglichst nah an der Werkzeugoberfläche zu platzieren und dabei eine konturnahe Kühlkanalführung zum optimalen Wärmeaustausch zu realisieren. Bei den häufig komplexen Bauteilanforderungen bietet sich hierzu die Kühlkanalherstellung über ein 3-D-Druck-Verfahren an. Im Hause Hofmann werden diese Werkzeuglösungen mit Hilfe des hauseigenen Lasercusingverfahrens realisiert. Ziel der variothermen Prozessführung ist es, in kurzer Zeit möglichst viel Wärme in das Bauteil einzubringen und abzuführen. Dieser Anspruch bedeutet, dass die Werkzeuge auch auf die entsprechenden Medienflüsse ausgelegt sein müssen.

Horst Brandner

Horst Brandner von der Single Temperiertechnik GmbH aus Hochdorf stellte nach der Kaffeepause in einem anschaulichen Rechenbeispiel Auswahlkriterien vor, die auf den physikalischen Prozessen des Wärmeaustausches und des Medienflusses beruhen. Aufgrund thermodynamischer Berechnungen lässt sich die benötigte Leistungsfähigkeit der Temperieranlage ebenso berechnen wie der benötigte Fluiddurchsatz zum Abtransport der Wärmeenergie. Die daraus resultierenden Ergebnisse zeigen, dass variotherme Temperierung mit hohen Energieeinsätzen einhergeht. Produktionsvorteile ergeben sich daraus, dass das Bauteil in der Regel nicht mehr nachbearbeitet werden muss und im Idealfall eine Lackierung entfallen kann. Es ist genau zu analysieren, wie die Kostensituation ausschaut, so Brandner. Können Folgeprozesse vermieden werden, ist der Einsatz der variothermen Prozessführung in der Regel deutlich kostengünstiger als aufwendig handhabende Folgeprozesse, schloss der Referent.

Mathias Mühlbacher

Dipl.-Ing. Mathias Mühlbacher von der Neue Materialien Bayreuth GmbH betrachtete die Einsatzmöglichkeiten der dynamischen Temperaturführung im Hinblick auf schaumspritzgegossene Teile. Das Thema „Leichtbau“ spielt bei den Automobilherstellern eine immer stärkere Rolle. Bislang wurden schaumspritzgegossene Teile, welche in der Regel eine prozessbedingte, schlierenartige Oberfläche aufweisen, lediglich im Nichtsichtbereich eingesetzt. Die Vorteile des Schaumspritzgusses liegen in der Erzeugung gewichtsoptimierter Bauteile, die in der Regel eine höhere Biegesteifigkeit aufweisen. Die dabei realisierbare Materialeinsparung liegt in einem zweistelligen Prozentbereich. Um die verhaltensbedingten Schlieren an der Oberfläche des schaumspritzgegossenen Bauteils zu vermeiden, bietet sich die variotherme Temperierung an. Die dynamische Temperaturführung ermöglicht es, im Schaumspritzgießverfahren neuartige, hochwertige Oberflächen zusammen mit Leichtbaulösungen zu realisieren. Die Anfragen zu diesen Technologien aus dem OEM-Bereich nahmen in den vergangenen Monaten rasant zu.

Dr. Thomas Meins

Zum Abschluss betrachtete Dr. Thomas Meins von der Dr. Schneider Kunststoffwerke GmbH in Kronach den Einfluss der Kunststoffmaterialien, die Einsetzbarkeit variothermer Temperierung und die angestrebten Oberfächenergebnisse. In seinem Vortrag „Pianoblack-Pianowhite: Neuartige Materialien für spritzblanke Dekoroberflächen“ präsentierte Dr. Meins Oberflächenlösungen für den anspruchsvollen Automobilinnenraum. Er wies darauf hin, dass die Kratzfestigkeit dieser variotherm erzeugten Oberflächen niemals die Festigkeit von lackierten Bauteilen erreichen kann. Daher eignet sich das Verfahren seiner Meinung nach für Bereiche, die keiner intensiven Berührungsbelastung ausgesetzt sind. Dennoch werden an jene dieselben Anforderungen von OEM´s gestellt wie sie z.B. auf Schaltelemente angewendet werden. Die dabei notwendige Hitzebeständigkeit sowie die Resistenz gegen chemische Einwirkungen, z.B. dem Sonnencreme-Eincreme-Test, stellt die Produzenten vor große Herausforderungen und benötigt neuartige Lösungen bei der Auswahl des Fertigungsmaterials. Standardgranulate können in der Kombination mit der hochwertigen Oberfläche meist die Anforderungen der Automobilbranche nicht erfüllen, so dass Speziallösungen beim Material benötigt werden, schloss Dr. Meins.

Letztendlich zeigt sich, dass das Thema „Variotherme Werkzeugtechnik“ als Gesamtkonzept gesehen wird, beginnend vom Werkzeug über die Kühlaggregate, die wasserführenden Systeme, die Wasseraufbereitung bis hin zum Energieverbrauch. Erst die gesamtheitliche Betrachtung des Systemzusammenhangs führt zu einer kosteneffizienten Lösung, die letztendlich Wettbewerbsvorteile bei der Produktion von hochwertigen Oberflächenbauteilen ermöglicht, fasste Hans Rausch zusammen. Im Anschluss an die Veranstaltung fand noch ein reger Austausch zwischen den Referenten und den Teilnehmern im Rahmen eines kleinen Abschlussbuffets statt.

Weitere Informationen: www.kunststoff-netzwerk-franken.de

Kunststoff-Netzwerk Franken e.V., Bayreuth

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