Krauss Maffei: Extrusion, Spritzgießen und Reaktionstechnik in einer Maschine

Deutlich verkürzte Zykluszeiten bei der Herstellung von Bauteilen mit integrierter Schwingungsdämpfung erreicht ein neues Verfahrenskonzept der Krauss Maffei GmbH (www.krauss-maffei.de), das Extrusion, Spritzgießen und reaktive Verarbeitung in einer einzigen Fertigungszelle integriert. Das Verfahren erreicht die elastischen Eigenschaften und hohen Rückstellwerte von Naturkautschuk und anderen Elastomeren mit einem innovativen Vernetzungsschritt. Die Serienreife demonstriert KraussMaffei auf der K2007 mit der vollautomatischen Fertigung eines praxisnahen 2K- Bauteils mit integrierter Schwingungsdämpfung, vergleichbar einer Drehmomentstütze.

Der Träger und die Hülse zur Kraftaufnahme werden aus einem Ultramid® CR (PA66-GF35) der BASF AG gefertigt. Anschließend wird die Hülse und der Träger mit einer dämpfenden Weichkomponente haftend verbunden. Als Material für die Dämpfungsschicht kommt ein neuartiges Elastollan® (TPU-X) der Elastogran GmbH zum Einsatz, das während des Abkühlens nach der Formgebung vernetzt wird. Das von KraussMaffei und Elastogran entwickelte Verfahren verkürzt die Zykluszeit für die Fertigung des gesamten Bauteils auf rund 60 Sekunden.

Das Vernetzungsmittel wird als Prepolymer in flüssiger Form in die TPU-Schmelze eingebracht. Diese komplexe Aufgabe löst der Spritzgießcompounder von KraussMaffei, der die kontinuierliche Extrusion und das diskontinuierliche Spritzgießen miteinander verbindet. Der kontinuierlich arbeitende Extruder gewährleistet ein gleichmäßiges Einbringen des Vernetzungsmittels in die Schmelze und damit eine homogene Vermischung. Das plastifizierte und homogenisierte Material gelangt anschließend über eine beheizte Schmelzeleitung und einen Einspritzzylinder in das Spritzgießwerkzeug. Die Kombination der reproduzierbar beherrschten Prozesse Compoundieren und Spritzgießen liefert Bauteile mit konstanter Qualität über den gesamten Produktionszeitraum mit den aus der Spritzgießtechnik bekannten, geringen Abweichungen. Die thermoplastische Verarbeitung der Materialien erlaubt den Einsatz moderner Werkzeug- und Heißkanaltechnologie und liefert gratfreie und angusslose Bauteile.

Zweistufiger Eintrag verkürzt Zykluszeit
Das Polyamid wird von einem modularen Beistellaggregat, das in L-Stellung installiert ist, in das Werkzeug eingebracht. Das 2K- Bauteil wird mit einem 4-Takt-Drehtellerwerkzeug mit Heißkanal gefertigt. Im ersten Takt werden der Träger und die Hülse aus Polyamid hergestellt. Im zweiten Takt wird die Hülse mit einem sternförmigen Verbindungselement aus TPU-X umspritzt, dessen Hohlräume im dritten Schritt wiederum mit TPU-X ausgefüllt werden. Der zweistufige Eintrag des TPU-X verkürzt die Zykluszeit bei dickwandigen Bauteilen. Die Bauteilentnahme im vierten Schritt erfolgt bei geschlossenem Werkzeug. Das Werkzeug ist so ausgeführt, dass der Roboter in die vierte Station einfahren kann und das Bauteil entnimmt, während das Werkzeug geschlossen ist. Dies erhöht die Produktivität der Anlage, da während der Entnahme in den anderen Stationen Material verarbeitet werden kann. Im Gegensatz zu anderen reaktiven Systemen ist für die Entformung kein Formtrennmittel erforderlich.

Platzsparende Automationslösung
Ein Linearroboter LR-S von KraussMaffei, der in Längsachse der Maschine installiert ist, entnimmt die fertigen Bauteile und legt sie auf einem Kühlförderband ab, das sich innerhalb der Schutzeinhausung hinter der beweglichen Werkzeugplatte befindet. Die Zwei-Platten-Technik der KraussMaffei Spritzgießmaschinen ermöglicht dabei besonders platzsparende Automationslösungen mit optimalem Produktionsfluss. Da der Roboter sich innerhalb der Schutzeinhausung bewegt, ist keine weitere Absicherung notwendig. Der Linearroboter LR-S zeichnet sich durch kurze Entnahmezeiten, höchste Flexibilität und hohe Wiederholgenauigkeit aus.

Modulare Maschinen und Prozesse für neue Kunststofflösungen
Das Exponat verdeutlicht das vielfältige verfahrenstechnische Potential des Spritzgießcompounders. Während dieses Maschinensystem bisher vor allem im oberen Durchsatzbereich eingesetzt wurde, werden mit dieser Anwendung die Möglichkeiten bei kleinen und mittleren Schussgewichten gezeigt. So bietet der IMC Spritzgießcompounder neben Faserverstärkung und reaktiver Verarbeitung die Möglichkeit funktionale Additive in die Kunststoffschmelze einzubringen. Diese erstmalige Kombination von Spritzgießcompounder mit Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik erschließt dem Verfahren neue Einsatzgebiete. Als Basis für Spritzgießcompounder dient die modulare CX-Baureihe, die nun bis 6500 kN Schließkraft ausgebaut wurde.

Bild: Eine Kombination aus Spritzgießcompounder und CX-Spritzgießmaschine produziert während der K 2007 2K-Bauteile. Dabei werden Extrusion, Spritzgießen und reaktive Verarbeitung in einer einzigen Fertigungszelle integriert.

K 2007, Düsseldorf, 24.-31. Oktober 2007, Halle 15, Stand A23/B24/C24

Krauss-Maffei GmbH, München

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