Kleinere Lose, schnellere Zyklen beim Produktwechsel und immer komplexere Teile erfordern stärker an die Fertigung angepasste Systemlösungen. Dementsprechend werden Sonderverfahren wie die Mehrkomponententechnik oder das Mikrospritzgießen forciert. Vermehrt eingesetzt werden außerdem Kunststoff-Metall-Verbunde.
Praxistaugliche Problemlösungen und umfassende Automation gehörten dieses Jahr zu den Top-Themen der 16. Fakuma, Internationale Fachmesse für Kunststoffverarbeitung, in Friedrichshafen. Im Fokus des Interesses standen nicht die jüngsten Innovationen, sondern Lösungen, die helfen, Kosten zu reduzieren, ohne dass die Qualität darunter leidet. Sie sind Voraussetzung, um auch in Hochlohnländern wettbewerbsfähig zu fertigen.
Dennoch werden weiterhin Produktionskapazitäten aus Mitteleuropa und Nordamerika nach Osteuropa und Asien – hier speziell nach China – abwandern, ist Prof. h. c. Helmar Franz sicher. Der Geschäftsführer der Demag Plastics Group in Schwaig betont: „Für das verbleibende Europa-Geschäft sind daher auf Verarbeiterseite Investitionen in flexible und effiziente Spritzgießtechnik mit hohem Automatisierungsgrad sowie Spezialisierung in High-Tech-Anwendungen erforderlich.“ Gute Chancen sieht er insbesondere in der Verpackungs-, Medizin- und Automobiltechnik.
Speziell im Automobilbau sowie in der Elektronik und Elektrotechnik spielen Materialverbunde traditionell eine wichtige Rolle. Dies gilt vor allem für Kunststoff-Metall-Verbindungen, kombinieren sie doch Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit der Metalle mit dem niedrigen Gewicht, dem Isolationsvermögen und der Gestaltungsfreiheit der Kunststoffe in einem Bauteil.
Ein weiterer Grund für den Einsatz der Verbunde: Zunehmend werden an Konstruktionen so hohe Anforderungen gestellt, dass ein Werkstoff allein sie nicht erfüllen kann. Zum anderen ermöglichen Materialverbunde erst wirtschaftliche Lösungen, da sich viele Funktionen integrieren lassen, die ansonsten weitere Verarbeitungs- oder Montageschritte nach sich ziehen würden.
Beispielhaft hierfür ist eine Entwicklung, die die Schweizer Weidmann Plastics Technology AG, Rapperswil, aufzeigte. Dabei werden Metallfolien mit Kunststoff hinterspritzt. So lassen sich etwa Einstiegsleisten für Fahrzeuge in kundenspezifischen Design kostengünstig realisieren. Aluminium-Türeinstiegsleisten sind somit nicht nur der automobilen Oberklasse serienmäßig vorbehalten, sondern werden sich künftig auch bei Volumenmodellen finden. Hierzu werden dünne Aluminium-Bänder auf Länge gestanzt, mit einem glasfaserverstärkten Kunststoff hinterspritzt und in eine Türeintrittsleiste eingelegt. Fertig ist die „Alu-Schwelle“, jedoch zu deutlich günstigerem Preis.
Ebenfalls aus der Automobilindustrie stammt die Forderung nach verbesserten Oberflächen. Diesen Trend greifen immer mehr Branchen auf, so dass der Optik und Haptik von Spritzgussteilen eine stetig wachsende Bedeutung zukommt: Ein Feld, das eine Domäne für die Mehrkomponententechnik ist – insbesondere, wenn es um Hart-Weich-Verbunde geht. Doch lohnt immer gleich der Kauf einer neuen Mehrkomponenten-Maschine, zumal vorhandene Standardmaschinen dann unter Umständen nicht mehr voll ausgelastet sind? Eine Alternative dazu sind Nachrüst- Aggregate, die verschiedene hierauf spezialisierte Unternehmen und zunehmend auch die Maschinenbauer selbst anbieten. So zeigte zum Beispiel die Krauss-Maffei Kunststofftechnik GmbH, München, modulare Beistellaggregate, „mit denen sich Spritzgießmaschinen der C-Baureihe schnell und kostengünstig auf die 2K-Technik umrüsten lassen“, so Dr.-Ing. Erwin Bürkle, Leiter Vorentwicklung Neue Technologien/Prozesstechnik Bereich Spritzgießen. „Beim Nachrüsten muss die vorhandene Maschine nur minimal modifiziert werden. Somit bieten die Beistellaggregate einen idealen und flexiblen Einstieg in die 2K-Technik.“ In Sachen Mehrkomponententechnik ebenfalls interessant: Die Inline-Plasmavorbehandlung, mit der sich die Verbundhaftung der Komponenten erhöhen lässt. Bürkle: „So sind auch Materialien miteinander zu verbinden, die bisher nicht kompatibel waren.“
Nicht kompatibel sind normalerweise auch die Kunststoffe, die im sogenannten Montagespritzgießen eingesetzt werden – ebenfalls eine Domäne der Mehrkomponententechnik, zu entdecken bei Ferromatik Milacron GmbH, Malterdingen, und TRW GmbH & Co. KG, Selb. Mit dieser Technik lassen sich durch die Integration mehrerer Funktionen in ein Bauteil Montageschritte einsparen und die Teilezahl reduzieren. So sind in einem einzigen Arbeitsgang komplexe Kunststoffteile aus mehreren, zueinander beweglichen und dennoch fest miteinander verbundenen Einzelkomponenten zu realisieren. Ein Beispiel sind Dreheinsätze für Fahrzeugbelüftungen, die nach einem Zyklus fertig aus der Form kommen. Konventionell bestehen sie aus fünf bis sieben Einzelteilen, die aufwendig montiert werden müssen.
Neben hochwertigen Oberflächen bei immer größeren Teilen liegt auf der anderen Seite des Spektrums die Mikrosystemtechnik im Trend: Experten bescheinigen ihr ein überproportionales Wachstum. Mittelfristig soll sich dabei das Mikrospritzgießen als zukunftsweisende Technik durchsetzen. Auch in diesem Bereich bot die Fakuma interessante Neuheiten, die zugleich das zunehmende Angebot an elektrischen Spritzgießmaschinen deutlich machten. So wurde bei der Demag Ergotech GmbH, Schwaig, auf der neu vorgestellten Ergotech Int-Elect 50/330-100 ein 0,16 g leichtes Linsengehäuse für DVD-Player in einem Zweifach-Werkzeug der Stamm AG, Hallau/Schweiz, gefertigt. Die hochkomplexe Geometrie des Formteils, das mit mehreren Schiebern entformt wird, weist unter anderem vier Präzisionsdurchbrüche mit einem Durchmesser von nur 0,12 mm auf.
Die Mitsui Machine Tool Europe GmbH, Neuss, präsentierte zum Thema Mikrospritzguss eine vollelektrische Fanuc-Spritzgießmaschine mit nur 50 kN Schließkraft und einer 14er-Schnecke. Die Stellfläche liegt bei 1,85 m x 0,61 m. Exponate waren Uhr-Teile mit einem Gewicht von 0,00071 g, gespritzt in einem 2fach-Werkzeug. Das Schussgewicht lag bei 0,8 g.
Dass auch die Arburg GmbH + Co, Loßburg, den Markt des kleinen Schließkraftbereiches nicht vernachlässigt, zeigte sie mit der hydraulischen Spritzgießmaschine Allrounder 170 U mit 150 kN Schließkraft und 15-mm-Schnecke. Die Maschine ist ebenfalls für den Mikrospritzguss prädestiniert, und so wurde die Spritzeinheit 30 speziell für sehr kleine Spritzteilgewichte und ein optimales Verweilzeitspektrum ausgelegt.
Zunehmend nachgefragt werden Sonderverfahren wie Gas- oder Wasserinjektionstechnik, Schäumtechniken und Thixomoulding. Damit lassen sich zum Beispiel Materialeinsatz und Zykluszeiten minimieren. Die Gasinjektionstechnik (GID) hat das Potenzial, die Kostensituation durch kürzere Zykluszeiten zu entschärfen. Zugleich können Einfallstellen, etwa bei dickwandigeren Teilen, vermieden werden. Durch die Gasblase sinkt zudem der Materialverbrauch. Eine Alternative hierzu ist die Wasserinjektionstechnik (WIT), mit der sich bei der Produktion eines Türgriffs die Zykluszeit gegenüber dem Gasinnendruckverfahren um mehr als 30 % reduzieren ließ. Allerdings ist der Einsatz von WIT erst bei größeren Stückzahlen sinnvoll.
Kürzere Zykluszeiten verspricht auch das Impulskühlverfahren. Die Oni-Wärmetrafo GmbH, Lindlar, offeriert beispielsweise das weiterentwickelte Impulskühlverfahren Rhytemper. Durch die Aufteilung auf verschiedene Temperier- oder Kühlkreise wird die Oberflächentemperatur des Formteils gleichmäßiger, was sich positiv auf die Homogenität und damit die Qualität auswirkt. Durch die direkte und überwachte Kühlung zykluszeitbestimmender Zonen soll die Zykluszeit um 15 % abnehmen. re
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