In einem Schritt zum einbaufertigen Composite-Teil

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1 ENGEL auf der Composites Europe 2016 in Düsseldorf In einem Schritt zum einbaufertigen Composite-Teil Schwertberg/Österreich November 2016 Mit seiner langjährigen Erfahrung im Spritzguss und seiner hohen Automatisierungskompetenz entwickelt ENGEL AUSTRIA besonders wirtschaftliche Fertigungskonzepte für die Herstellung von Composite-Bauteilen. Ziel der Entwicklungsarbeiten ist es, den Einzug innovativer Leichtbautechnologien in die hochvolumige Serienfertigung zu beschleunigen. Auf der Composites Europe 2016 vom 29. November bis 1. Dezember in Düsseldorf präsentiert der Maschinenbauer seriennahe Fertigungslösungen für die Branchen Automobil, Teletronik und Technische Teile. Aus Kunststoffgranulat in einem Arbeitsschritt einbaufertige Bauteile zu produzieren, ist in der Spritzgießverarbeitung Stand der Technik. In der Fertigung von Leichtbaukomponenten direkt aus trockenen Geweben oder Gelegen wird diese Effizienz bislang nicht erreicht. Von den industriell eingesetzten Verfahren kommt die HP-RTM-Technologie dem Ziel, in nur einem Schritt von trockenen Preforms zu einbaufertigen Teilen zu gelangen, am nächsten. Die In-situ-Polymerisation von ε-caprolactam eröffnet hier neue Chancen und bildet deshalb einen Schwerpunkt der Messepräsentation von ENGEL. Zum einen lässt sich die Fertigungseffizienz durch die Kombination von In-situ-Polymerisation und Spritzguss weiter steigern und zum anderen trägt der Einsatz von ε-caprolactam dem Trend zu einem stärkeren Einsatz von thermoplastischen Matrix-Materialien Rechnung. In-situ-Polymerisation und Spritzguss vereint Ausgehend von trockenen, vorgeformten Verstärkungstextilien werden beim In-situ- Verfahren Polymerisations- und Formgebungsprozess in einer Spritzgießmaschine vereint. Seit der Präsentation einer ersten Prototypmaschine hat ENGEL die Anlagenkomponenten stetig optimiert und ein völlig neues Reaktivaggregat entwickelt, das sich mit ENGEL Ma- 1

2 schinen unterschiedlicher Bauarten kombinieren lässt. Als erster Anbieter am Markt setzte ENGEL darauf, das feste Monomer bedarfsorientiert aufzuschmelzen und zu verarbeiten. Die Vorteile sind eine deutlich reduzierte thermische Belastung und somit eine gesteigerte Produktqualität. Großes Potenzial sieht ENGEL sowohl für die Automobilindustrie als auch für andere Anwendungen, zum Beispiel im Bereich des technischen Spritzgusses. Gemeinsam mit Schöfer (Schwertberg, Österreich) hat ENGEL eine seriennahe Fertigungszelle für die Herstellung thermoplastischer Faserverbundbauteile entwickelt. Repräsentativ für das breite Einsatzspektrum werden auf der ENGEL v-duo 1560/700 Maschine Schaufeln produziert. Die Schließeinheit ist für eine optimale Zugänglichkeit mit einem Schiebetisch ausgestattet, auf dem sich zwei Werkzeughälften befinden. Die vorgeformten, trockenen Verstärkungstextilien werden in die erste Kavität eingelegt und mit der reaktiven Matrix infiltriert. Dafür wird das feste ε-caprolactam im Reaktivaggregat aufgeschmolzen und dosiert. Dank der niedrigen Viskosität des Monomers im aufgeschmolzenen Zustand lassen sich die trockenen Fasern besonders gut benetzen. So bildet sich beim Polymerisieren zu Polyamid 6 ein stark belastbarer Verbund. Da die Reaktivverarbeitung unterhalb der Schmelztemperatur des Polymers erfolgt, lässt sich das Verbundhalbzeug unmittelbar nach seiner Herstellung in die zweite Kavität umsetzen, wo es im Spritzguss funktionalisiert wird. Hierfür werden Verstärkungsrippen und Konturen aus kurzglasfaserverstärktem PA 6 angespritzt. Polymerisation und Spritzgießprozess finden parallel zueinander statt. Ein ENGEL viper 40 Doppelrobot übernimmt das Handling der Faser-Preforms und Fertigteile sowie das Umsetzen der Halbzeuge. Mit der v-duo Baureihe hat ENGEL gezielt für Faserverbundanwendungen sowie Mehrkomponentenprozesse mit Faserpreforms eine vergleichsweise kompakte und energieeffiziente Maschine entwickelt, die besonders kosteneffiziente Fertigungslösungen ermöglicht. Ihre vertikale Schließeinheit ist statt von zwei von allen vier Seiten frei zugänglich. Gerade bei der Verarbeitung von forminstabilen Faserhalbzeugen erweist es sich häufig als Vorteil, in Richtung der Schwerkraft zu arbeiten. Verarbeitung von Organoblechen in extremer Dünnwandtechnik Ein weiterer Themenschwerpunkt auf dem Messestand von ENGEL ist die Verarbeitung von thermoplastischen endlosfaserverstärkten Halbzeugen (Organoblechen) im Spritzgießprozess. Anhand von Bauteilen und Videos wird ENGEL in Düsseldorf ein Beispiel aus der Te- 2

3 letronik-industrie präsentieren. Ob Notebooks, Tablets oder Smartphones, auch bei der Herstellung von Handhelds liegt der Schlüssel zu weniger Gewicht und mehr Stabilität im Einsatz innovativer Composite-Materialien für die Gehäuse. Gemeinsam mit seinen Partnern Bond-Laminates (Brilon, Deutschland) einem Unternehmen der LANXESS Gruppe und LEONHARD KURZ (Fürth, Deutschland) ist es ENGEL gelungen, eine hocheffiziente Fertigungszelle für die Herstellung äußerst robuster Gehäuse mit einer hochwertigen Oberfläche in extremer Dünnwandtechnik zu entwickeln. Mit einer Wanddicke von nur 0,6 mm zeigt das Demonstrationsteil komplett neue Möglichkeiten auf. Die hochautomatisiert arbeitende Fertigungszelle wurde gezielt für die von Bond-Laminates und LEONHARD KURZ entwickelte und patentierte Materialkombination aus einem thermoplastischen endlosfaserverstärkten Halbzeug (Tepex ) und der IMD-Folie ausgelegt. Zur großserientauglichen In-mould-Dekoration von thermoplastischen Verbundbauteilen integriert die Systemlösung drei Verarbeitungstechnologien: ENGEL organomelt zur Formgebung und Funktionalisierung von Organoblechen im Spritzgießprozess, ENGEL variomelt zur Optimierung der Oberflächenqualität durch die variotherme Werkzeugtemperierung und In- Mould-Decoration (IMD) zur optischen und funktionalen Veredelung von Oberflächen direkt im Spritzgießwerkzeug. Das Herz der Fertigungszelle bilden eine ENGEL insert 500V/130 single Spritzgießmaschine, ein ENGEL easix Sechsachs-Roboter und ein Infrarot-Ofen zum Aufheizen der Organobleche, der ebenfalls von ENGEL entwickelt und gebaut wurde. Das Besondere des neuen Verfahrens ist, dass das thermoplastische endlosfaserverstärkte Halbzeug in einem einzigen Prozessschritt umgeformt, umspritzt und hochwertig dekoriert wird. Um einen direkten Werkstoffverbund zwischen dem Organoblech und der IMD-Folie zu erzielen, haben Bond-Laminates und LEONHARD KURZ ihre Materialien und die für deren Verarbeitung erforderliche Werkzeug- und Prozesstechnik weiterentwickelt und damit dem hohen Prozessintegrationsgrad den Weg bereitet. Bei herkömmlichen Verfahren müssen Composite-Bauteile zum Erzielen einer beständigen, dekorierten Oberfläche nach dem Spritzgießprozess in weiteren Arbeitsgängen behandelt und lackiert werden. Mit der integrierten Fertigung entfallen mehrere Arbeitsschritte. In der ENGEL Systemlösung sind sowohl der ENGEL easix Roboter, als auch der IR-Ofen vollständig in die CC300 Steuerung der Spritzgießmaschine integriert. Somit lässt sich auch das Aufheizen der Halbzeuge zentral vom Display der Maschine aus kontrollieren. Temperaturwerte und Heizzeiten werden zusammen mit den Daten des Spritzgießprozesses gespei- 3

4 chert, was das Protokollieren, Auswerten und Rückverfolgen des Gesamtprozesses vereinfacht. Die ENGEL IR-Öfen zeichnen sich durch eine sehr hohe thermische Homogenität aus, wobei sich die unterschiedlichen Heizzonen individuell definieren und regeln lassen. Sie sind in fünf Baugrößen erhältlich, bis hinauf zu einer Aufheizfläche von 1110 x 1610 mm, die das Verarbeiten von großen Halbzeugen zum Beispiel für komplette Türmodule oder Frontends in der Automobilindustrie ermöglicht. Integrierte Systemlösungen für den wirtschaftlichen Leichtbau Ohne intelligente, hochintegrierte Prozesse wäre moderner Leichtbau und damit eine nachhaltige Mobilität nicht vorstellbar. Im Vergleich zum Flugzeugbau ist die Automobilherstellung durch hohe Stückzahlen charakterisiert und unterliegt einem deutlich höheren Kostendruck. Sie erfordert deshalb ganz neue Verfahren für die Fertigung von Faserkunststoffverbundbauteilen. Die Entwicklung dieser Verfahren intensiv voranzutreiben und deren Markteinführung zu beschleunigen, ist das Ziel des von ENGEL 2012 in St. Valentin, Österreich, gegründeten Technologiezentrums für Leichtbau-Composites. Es versteht sich als interdisziplinäre Plattform für die Zusammenarbeit mit Kunden, Partnerunternehmen und Universitäten. Zu den thematischen Schwerpunkten gehören die Verarbeitung von thermoplastischen Halbzeugen (Organobleche und Tapes) und duroplastischen Pressmassen wie SMC sowie reaktive Technologien mittels duromeren und thermoplastischen Systemen, zum Beispiel HP-RTM und die In-situ-Polymerisation von ε-caprolactam. Um ein noch breiteres Spektrum an Anwendungen und Technologien abbilden zu können, erweitert ENGEL die Kapazität seines Technologiezentrums für Leichtbau-Composites. Eine zweite, größere ENGEL v-duo 1700 Maschine mit kn Schließkraft wurde bereits in Betrieb genommen. Sie ist mit einem Spritzaggregat, einem ENGEL easix Mehrachsroboter und einer Hochdruckdosieranlage für die reaktive Verfahrenstechnik ausgestattet und mit dem von ENGEL entwickelten IR-Ofen kombinierbar. Sie steht bei ENGEL in St. Valentin sowohl für Entwicklungsarbeiten als auch für Kundenversuche zur Verfügung. ENGEL auf der Composites Europe 2016: Halle 8b, Stand F31 4

5 Repräsentativ für das breite Einsatzspektrum werden auf einer ENGEL v-duo 1560/700 faserverstärkte Schaufeln produziert. Die Schließeinheit ist für eine optimale Zugänglichkeit mit einem Schiebetisch ausgestattet, auf dem sich zwei Werkzeughälften für den Reaktivprozess und den Thermoplast- Spritzguss befinden. Extrem robust und extrem dünn: Die Demobauteile haben eine Wanddicke von lediglich 0,6 mm und kommen einbaufertig aus der hochintegrierten Fertigungszelle. 5

6 Die ENGEL v-duo Baureihe wurde gezielt für Faserverbundanwendungen entwickelt. In seinem Technologiezentrum für Leichtbau-Composites in St. Valentin, Österreich, hat ENGEL jüngst eine zweite, noch größere Maschine in Betrieb genommen. Bilder: ENGEL ENGEL AUSTRIA GmbH ENGEL ist eines der führenden Unternehmen im Kunststoffmaschinenbau. Die ENGEL Gruppe bietet heute alle Technologiemodule für die Kunststoffverarbeitung aus einer Hand: Spritzgießmaschinen für Thermoplaste und Elastomere und Automatisierung, wobei auch einzelne Komponenten für sich wettbewerbsfähig und am Markt erfolgreich sind. Mit neun Produktionswerken in Europa, Nordamerika und Asien (China, Korea) sowie Niederlassungen und Vertretungen für über 85 Länder bietet ENGEL seinen Kunden weltweit optimale Unterstützung, um mit neuen Technologien und modernsten Produktionsanlagen wettbewerbsfähig und erfolgreich zu sein. Kontakt für Journalisten: Martin Streicher, Group Marketing Director, ENGEL AUSTRIA GmbH, Ludwig-Engel-Straße 1, A-4311 Schwertberg/Austria, Tel.: +43 (0)50/ , Fax: -3009, Susanne Zinckgraf, Manager Public Relations, ENGEL AUSTRIA GmbH, Ludwig-Engel-Straße 1, A-4311 Schwertberg/Austria PR-Office: Theodor-Heuss-Str. 85, D Neustadt/Germany, Tel.: +49 (0)6327/ , Fax: -03, Kontakt für Leser: ENGEL AUSTRIA GmbH, Ludwig-Engel-Straße 1, A-4311 Schwertberg/Austria, Tel.: +43 (0)50/620-0, Fax: -3009, 6