Spritzgießen und PUR-Technologie. effiziente Verknüpfung für hochwertige anwendungsoptimierte Oberflächen

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1 Spritzgießen und PUR-Technologie effiziente Verknüpfung für hochwertige anwendungsoptimierte Oberflächen Dr. Axel Böhme, Kunststoff-Zentrum in Leipzig ggmbh

2 Einleitung Werkstoff- und Verfahrenskombinationen gehört die Zukunft Steinbichler, Jahrestagung Spritzgießen Designfreiheit Steigerung der Bauteilfunktionalität Fertigungsvereinfachung durch Integration von Arbeitsschritten in eine Produktionszelle Kombination verschiedener Kunststoffe zu multifunktionellen Bauteilen mit Verfahrensvarianten der Mehrkomponententechnik

3 Einleitung Motivation Oberflächenveredlung Verfahrenskombination Spritzgießen und PUR-Reaktionstechnik Formteil Qualität = Σ (Funktionalität + Ästhetik + Effizienz) Funktionalität = Gebrauchstauglichkeit (Bulk Eigenschaft: Thermoplast) Ästhetik = sinnliche Wahrnehmungen (Oberflächeneigenschaft Polyurethan) Effizienz = Kosten je Nutzen (Σ Fertigungsaufwand je Stk.)

4 Oberflächen nach Anforderung Motivation Oberflächenveredlung: Erzeugung einer höherwertigen Bauteiloptik Schutz des Grundwerkstoffes vor Medieneinflüssen und Bewitterung Erzeugung eines einheitlichen Erscheinungsbildes (Farbe, Glanz) Erzielung zusätzlicher Oberflächenfunktionen (Kratzfestigkeit, Haptik) Fehlstellenüberdeckung Varianten: Lederartige, angenehme Haptik Lackoptik mit Tiefenwirkung

5 Verfahrenskombination SG PUR - Motivation Einstufiges Beschichtungsverfahren (Dickschicht) Reduzierung Durchlaufzeit Werkzeugfallende Technologie Entfall/Vereinfachung von Nacharbeitsschritten Kostenreduktion Lösemittelfrei Reduzierung der Verarbeitungsemissionen Kein Overspray Reduzierung Material- und Entsorgungskosten Designfreiheit z.b. Lichtkanten und Radien Reduzierung von Bauteilemissionen

6 Verfahrenstechnische Herausforderungen Maschinentechnische Voraussetzungen: + + 2K-Werkzeug: Schiebetisch-, Drehtisch-, Indexplatte-, Core-Back- oder Wendeplattensysteme PUR-Mischkopf flexibel angebunden + Handlingsystem

7 Prozessablauf

8 Oberflächen nach Anforderung Variante: haptische Schicht Schichtdicke ca mm Dichte 0,4 1,1 g/cm³ Shore A geschäumt und/ oder kompakt Bilder: KraussMaffei

9 Entwicklungsschritte Verfahrenskombination SG + PUR: K`2004 Erstmals präsentiert auf der K`2004 unter dem Namen SkinForm -Verfahren Entwicklungsbauteil Gurtschloss vorne hinten

10 Entwicklungsschritte Verfahrenskombination SG + PUR: K`2007 PUR - Brüstung mit partiellem Softtouch (fließende Wanddickenunterschiede) PUR - U-Blende, konturgenaues Veredeln, präziser Fugenverlauf Thermoplastträger aus PC/ABS, matte, genarbte Oberfläche PUR Kartentasche, großflächiges Veredeln (Lederersatz)

11 Anwendungen - haptische Schicht Kopfstützenverkleidung Mercedes-Benz Serienbauteil aromatisches PUR-System Blende für BMW 5er Grand Turismo Serienbauteil aliphatisches PUR-System Bilder: Rühl Puromer, KraussMaffei

12 Anwendungen - haptische Schicht Griff für Bosch Abbruchhammer mit hoher Dämpfung (Vibration Control) Serienbauteil Haltegriff für Bosch Hausgeräte (Home Professional) Serienbauteil Bilder: Rühl Puromer

13 Anwendungen - haptische Schicht A+C Säulenverkleidung Serienteil für John Deere Träger: PC/ABS Schicht: aromatisches PUR-System (BASF) Bilder: KraussMaffei, Kunststoffe

14 Anwendungen - haptische Schicht Demonstrator- Armauflage geschäumtes, aliphatisches PUR-System Herausforderung: lichtbeständig geschäumt Bilder: KraussMaffei

15 Entwicklungsschritte Verfahrenskombination SG + PUR Entwicklung bis heute: marktplatzierte Verfahren/Systeme: haptische Schicht: SkinForm KraussMaffei (Anlage) Skinmelt Engel & Hennecke (Anlage) Varysoft Georg Kaufmann (Werkzeug), Engel (Maschine) (Dekorfolie; Thermoplast; PUR-Schaum) DirectSkinning Covestro (Rohstoffe) puroskin RÜHL PUROMER (PUR-Systeme) PURIFLOW Votteler (PUR-Systeme) POLYSKIN POLYTEC GROUP (Verarbeiter)

16 Oberflächen nach Anforderung Varianten: haptische Schicht optische Schicht Schichtdicke ca mm ca. 0,2 1 mm Dichte 0,4 1,1 g/cm³ 1 1,1 g/cm³ Shore A geschäumt und/ kompakt oder kompakt transparent Bilder: KraussMaffei

17 Entwicklung bis heute: marktplatzierte Verfahren/Systeme: optische Schicht: Entwicklungsschritte Verfahrenskombination SG + PUR ColorForm KraussMaffei (Anlage) Clearmelt Engel & Hennecke (Anlage) DirectCoating Covestro (Rohstoffe) puroclear RÜHL PUROMER (PUR-Systeme) Panadur Panadur (Polyurea-Systeme) PURIFLOW Votteler (PUR-Systeme) Clearcoating BASF (Rohstoffe) POLYFORM/ POLYFORM 3D ABATEK (Verarbeiter) PUR-Fluten Kunststoff-Helmbrechts (Verarbeiter)

18 Anwendungen - optische Schicht Demonstrationsteil K`2010: 3-Komponententen-Koffer aus 2 Halbschalen Träger PC/ABS Weichkomponente TPU Hochglanzoberfläche Polyurea selbsttrennendes PUR-System auf Basis von Polyurea, Hochglanzeffekt Bilder: KraussMaffei

19 Anwendungen - optische Schicht Kombination mit Hinterspritztechnik: Fahrzeuginnenraum-Blende Hochglanzoberfläche Tiefeneffekt kratzbeständig Engel- Symposium 2009 Clearmelt Bilder: Engel, Schöfer

20 Anwendungen - optische Schicht Kombination mit Hinterspritztechnik: Oberflächenveredlung und Funktionsintegration Quelle:plastic-electronic.com Bedienelement Demonstrationsteil Fakuma 2011 Mittelkonsole mit sensitivesurface TM Bilder: plastic-electronic, Engel

21 Selbstheilende Oberfläche: elastisches Verhalten des molekularen Netzwerkes Anwendungen - optische Schicht Anwendungen - optische Schicht Verschließen von Kratzern durch Einstellung der Härte puroclear TM Bilder: Rühl Puromer

22 Anwendungen - optische Schicht Demonstrator K-Messe 2016: Anwendung Automobil Interieur Türzierleiste Li/Re Demonstrationsbauteil zur K2016 nach Originaldaten des OEM Innovation Schneller Farbwechsel durch 2K+1 Technologie Metalleffektlack Material Thermoplast: Trinseo Pulse AX50 PC/ABS Lack: Polyurea PANADUR RED METALLIC / PANADUR STAINLESS STEEL Schussgewicht 298g / 54g

23 Anwendungen - optische Schicht Serienbauteil 2016: Anwendung Automobil Exterieur Säulenblende Peugeot 3008 Hersteller Weidplas GMBH Material Thermoplast: ASA/PC, TPE Lack: Polyurea PANADUR BLACK Schussgewicht 370g / 90g / 52g Zykluszeit Im Rahmen des Spritzgießzyklus

24 Material Eigenschaften transparent, transluzent oder opak Kratzfestigkeit Abriebfestigkeit UV- und Klimabeständigkeit Chemische Beständigkeit Selbstheilung VOC-frei

25 Material Verarbeitung: Trennmittelfreiheit Reaktionsprofil Oberfläche: Mattlack- oder Klavierlackoptik 2-K-PUR ggf. mit Farbe 2-K-Polyurea ggf. mit Farbe Option: Folie oder Dekor hinterspritzen und dann überfluten

26 Herausforderungen Varianten von Dichtsystemen für Bauteil (auch für Auswerfer und Kernzüge) Thema Trennmittel: Entformung ohne internes und externes Trennmittel (ggf. Werkzeugbeschichtungen) Haftung zwischen Thermoplast und PUR und die zu beeinflussenden Parameter Einfluss der verfahrenstechnischen Parameter auf die Bauteilqualität Einfluss von unterschiedlichen Werkzeugoberflächen auf die darstellbare Schichtdicke und Fließweglängen Realisierung schneller Farbwechsel

27 Möglichkeiten des KUZ (eigene Anlagentechnik) PUR-Maschine KraussMaffei RIM-Star Compact (mit Farbdosierung) PUR-Maschine Hennecke HK 55 Spritzgießmaschine KraussMaffei KM 160/750 CX Schiebetischwerkzeug mit verschiedenen Kavitäten

28 Möglichkeiten des KUZ (umgesetzte Varianten)

29 Fazit Für Ihre Anwendungen stehen verschiedene - Materialien - Anlagentechniken und - Werkzeugkonzepte zur Verfügung, um Verbundbauteile mit hochwertigen - transparenten oder opaken, - glasklaren oder eingefärbten, - kratzfesten oder selbstheilenden - matten, strukturierten oder hochglänzenden Oberflächen in einer Verfahrenskombination aus Spritzgiessen und PUR-Verarbeitung kosteneffektiv herzustellen.

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ansprechpartner: Dr. Axel Böhme Mail: Tel.: kuz-leipzig.de