Roman Hofer & Dipl.-Ing. Uwe Kolshorn, , in Chemnitz. Neue Möglichkeiten für den Leichtbau mit dem MuCell -Verfahren

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1 Roman Hofer & Dipl.-Ing. Uwe Kolshorn, , in Chemnitz Neue Möglichkeiten für den Leichtbau mit dem MuCell -Verfahren

2 Zwei Hauptmerkmale beschreiben den MuCell Prozess 1. Kontrolliertes Zuführen eines Gases (N 2 oder CO 2 ) in die Schmelze und Herabsetzen der Viskosität von Thermoplasten 2. Bildung einer feinen Zellstruktur im Spritzgussteil durch Expansion des Gases in der Kavität

3 Mischen von zwei Komponenten 100 % Granulat 1 + X % Granulat 2 = 100 % Granulat 1 + X % Gas = Wie?

4 MuCell Maschinenkomponenten SCF Injektor Mittlere RSP Vordere Rückstromsperre (RSP) Mischzone SCF Fördersystem

5 Der MuCell Prozess Granulat SCF (N 2 oder CO 2 ) Erzeugung einer Einphasenlösung: Injizieren von SCF in die Schmelze beim Plastifizieren Mischzone homogenisiert Schmelze- SCF-Gemisch zur Einphasenlösung + Polymer SCF Komplette Diffusion

6 Schäumprozess beginnt beim Einspritzen in die Kavität 1. Start Einspritzen 2. Teilvolumetrische Füllung 3. Schäumen bis zur volumetrischen Füllung Druckabfall startet Zellwachstum Zellwachstum findet statt bis das Material erstarrt, bzw. die Kavität gefüllt ist

7 Mikrozellulare Schaumstruktur Geschlossene Randschicht Quelle: Rhodia Material: PA 66 mit 35% Glasfasern

8 Entfall Nachdruck Die Parameter Nachdruck p N und Nachdruckzeit t N werden durch den MuCell Schäumprozess eliminiert. Formgebung durch Zellwachstum, unabhängig vom Teilegewicht Entgegenwirken der Schwindung nicht durch zusätzlich eingebrachte Masse Gleichmäßige Druckverteilung in der Kavität (geringere Druckunterschiede zwischen angussnah und angussfern) Beispiel: Steckergehäuse aus PBT GF30

9 Prozessanimation

10 Einfluss von Bauteildesign und Werkzeugauslegung auf MuCell Effekte Verzugsarmut Gewicht Schließkraft Oberfläche Zykluszeit Geringer Einfluss Großer Einfluss

11 Limitierungen beim Kompaktspritzguss Kompaktspritzguss ist beschränkt durch: Notwendigkeit die Kunststoffmasse vom Anspritzpunkt bis zum Fließwegende zu drücken, bevor Sie einfriert Notwendigkeit die Kunststoffmasse über die komplette Bauteillänge zu komprimieren für annähernd gleichmäßige Schwindung und Dimensionsstabilität zur Eliminierung von Einfallstellen und Lunkern Diese Limitierungen beim Kompaktspritzguss führen zu Konstruktionsvorgaben, die die Möglichkeit der Wanddickenreduzierung behindern Der MuCell Prozess hebt diese Beschränkungen auf!

12 Wanddicken-Unterschiede Anspritzung von Dünn auf Dick Mögliche (empfohlene) Anspritzung mit MuCell Anspritzung in Kompakt (auch mit MuCell möglich) Wanddicke-/Rippe-Verhältnis 1:1 möglich Auslegung für Kompakt Auslegung für MuCell

13 1,5 mm Grundwanddicke Beispiel Dünnwand-Luftkanal Verzugsarmut trotz Wanddickensprünge Material PP T20

14 Mercedes C-Klasse Mittelkonsole 6 Einzelkomponenten für MuCell ausgelegt und in Serienproduktion (globale Standorte) 20 % Gewichtsreduzierung gesamt 1:1 Wanddicke-/Rippe-Verhältnis

15 Mögliche Dichtereduzierungen bei MuCell Teilen Das Fließweg-Wanddicken-Verhältnis bestimmt die maximal mögliche 40 Gewichtsreduzierung 35 Dichtereduzierung ist abhängig von - Wanddicke - Material - Anspritzpunkt Gewichtsreduzierung [%] Fliesswegwanddickenverhältnis

16 Beispiel: Lüfterzarge Konstruktion für Funktion Zusatzkosten für Mehrfachanspritzung: Heißkanal: Maschine: Anspritzpunkt Nominale Wanddicke 2 mm Kraft-Fließlinie Reduzierte Wanddicke 1 mm Materialeinsparung: 0,250 kg PA GF30 / Bauteil x Bauteile/a 40 t/a

17 Konstruktion für Funktion 1,75 mm am Ende der Rippe 1,11 mm am Ende der Rippen Konstruktionsbeispiel: Baugruppe, ultraschallverschweißt Ursprüngliches Design: Nominale Wanddicke 1,5 mm Gesamtgewichtsreduktion: minus 20 % 15 % durch Wanddickenoptimierung 1,31 mm 1,49 mm im Grund der Rippe 1,22 mm 6 % durch MuCell Prozess 1,12 mm 1,55 mm 1.2 mm Anspritzpunkt

18 Airbag Abdeckung VW Polo 2009 (PQ 25) Keine Abzeichnung von Wanddickensprüngen auf der lackierten Oberfläche Sollbruchlinie für Airbag Öffnung Filmscharnier verhindert das Ablösen des Deckels von der Abdeckung (beim Auslösen des Airbag)

19 Dünnwand-Verpackung MuCell Vorteile: Schließkraftreduzierung 4+4fach auf 350 t anstatt 500 t Erhöhung der Kavitätenanzahl Verringerter Einspritzdruck Auslegung der Wandstärke mit minus 15 % Verbessertes Verhalten bei IML Technik Verwendung dünnerer Label Gewichtsreduzierung = 5,5 %

20 Strategische Vorteile mit MuCell Gewichtsreduzierung Designfreiheit / neue Produkte Reduzierter CO 2 Ausstoß Verzugsreduzierung / Dimensionsstabilität Ziele/ Projektanforderung Kürzere Zykluszeiten/ höhere Produktivität Kleinere Schließkräfte / mehr Kavitäten Schnellere Produktfreigabe/ längere Standzeiten (Werkzeug) Freie Materialwahl

21 Roman Hofer & Dipl.-Ing. Uwe Kolshorn, , in Chemnitz Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!