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Spielen mit Oberflächen – der Spritzguss macht’s möglich

Entwicklung
Spielen mit Oberflächen – der Spritzguss macht’s möglich

Kaum vorstellbar, welch unterschiedliche Design- und Oberflächengestaltungen das Spritzgießen bietet. Dazu verhelfen die vielfältigen Materialien und Verfahren, die heute verfügbar sind und sich kombinieren lassen. Das Schöne daran ist, dass sich diese Technologien jedem Verarbeiter eröffnen. Hier eine exemplarische Übersicht über die Möglichkeiten.

Zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen belegen: Das Auge und der Tastsinn kaufen immer mit. Interessante Oberflächengestaltung, angenehme Haptik, anhaltend schöne Optik und Dekoration gehören zu den wichtigsten Erfolgskriterien für Konsumgüter – vom kleinsten MP3-Player bis zur Innenausstattung von Autos. Mehr noch, Oberflächen mit Funktionsschichten haben eine immer größere Bedeutung bei innovativen Produkten.

Ob Softtouch, Tiefenwirkung oder kratzgeschützte Transparenz, elektrische Leitfähigkeit oder Lotus-Effekt: So vielfältig das Warenangebot ist, so unterschiedliche Anforderungen stellen Designer an die Oberflächen ihrer Produkte. Der Trend geht dabei eindeutig weg von aufwändig aus massiven Werkstoffen gefertigten Bauteilen hin zu beschichteten Kunststoffteilen. Das schont die knappen Ressourcen, verringert das Gewicht und erhöht die Wirtschaftlichkeit.
Immer neue Materialkombinationen mit darauf abgestimmten Verfahrenslösungen erschließen neue Oberflächeneffekte, seien es eine ansprechende Optik, eine angenehme Haptik, eine besondere Funktion oder dekorative Effekte. Die besondere Herausforderung liegt dabei darin, eine wirtschaftliche Fertigung mit hoher Reproduzierbarkeit zu realisieren.
Die KraussMaffei Technologies GmbH, München, hat dazu eine Vielzahl von Verfahrenslösungen zur Produktionsreife getrieben, die genau diese Anforderungen erfüllen: Höchste Wirtschaftlichkeit und Ausbeute. Als Hersteller von Anlagen der Spritzgieß-, Extrusions- und Reaktionstechnik bietet KraussMaffei hier einzigartige Kompetenz aus einer Hand: Die Kombination der verschiedenen Verfahren im Sinne des Unternehmenansatzes Technologie³ erschließt dabei einen unvergleichlich hohen Freiheitsgrad für innovative Oberflächen.
Oft reichen nur wenige Mikrometer dünne Schichten für die beabsichtigte Wirkung. Die getrennte Fertigung von Bauteilen mit einer anschließend notwendigen Vorbehandlung und Lackierung oder Beschichtung wird damit zum Auslaufmodell. Verarbeiter setzen inzwischen immer häufiger auf Inline-Prozesse, die verschiedene Verfahrenstechnologien miteinander kombinieren. Das gilt auch für die wachsende Zahl von zusätzlichen Schutzbeschichtungen, die für eine lang anhaltende Oberflächenwirkung sorgen. Die folgenden Beispiele geben einen Einblick in die vielen verschiedenen Möglichkeiten.
Von der Folie zur edlen Dekoration
Dekoration vereint unterschiedlichste Effekte: Von der Verarbeitung von Folien, die bereits mit wichtigen Informationen bedruckt sind, bis hin zum Beschichten mit Klarlack für die Tiefenwirkung von Oberflächen.
Folien senken den Druckaufwand: Dekorative Schichten entstehen häufig durch das Hinterspritzen sowohl vorgeformter als auch nicht vorgeformter Spezialfolien. So ersetzt das Inmold-Labelling (IML) das Bedrucken fertiger, dreidimensionaler Körper, indem es bereits bedruckte Folien in hoher Präzision verarbeitet. Das Verfahren InsertForm hinterspritzt vorgeformte Folien aus verschiedensten Materialien, die als Metallfolie beispielsweise das Erscheinungsbild wie auch den „Cold Touch“-Effekt von Stahl aufweisen.
Das Produkt „Rechteckschale“ aus PP ist ein Beispiel dafür (Bild unten). Die Verpackung erhält durch IML nicht nur eine Dekoration, die sich durch Bedrucken nicht machen ließe. Das Folien-Hinterspritzen verbessert auch das Shelf-Life der Verpackung. Und dies geschieht in schnellen Zyklen.
Edle Tiefenwirkungseffekte lassen sich wirtschaftlich mit dem Clear Coat Molding erzielen. Dabei werden hochwertige Bauteile wie Holzfurniere mit einer dünnen Schicht aus einem hoch transparenten 2K-PUR-System übergossen. Die optimal eingestellte Temperatur sorgt für eine exakte Dosierung der Austragsmengen. KraussMaffei bietet auch hier komplette Lösungen mit Werkzeugtechnik, Formenträger und Beschnitt aus einer Hand. Ein weiteres Verfahren arbeitet mit Lacken und PUR-Systemen. Die Instrumententafel-Blende im Bild auf der linken Seite erhält durch die PUR-Sicht zusätzlich eine hochkratzfeste Oberfläche.
Multitalente: Funktionale Oberflächen erzielen Mehrwert
Halten, schützen, isolieren: Durch moderne Verfahrenslösungen sehen immer mehr Bauteile nicht nur gut aus, sondern übernehmen wichtige Funktionen. Hoch beanspruchbare Halteelemente fixieren sicher; Barriereschichten verhindern die Diffusion unerwünschter Stoffe und schützen vor Verschleiß durch Witterungseinflüsse oder Reibung.
Transparente Bauteile aus PMMA vor Kratzer und Abrasion schützen: Mit CoverForm hat KraussMaffei in Partnerschaft mit Evonik ein Verfahren bis zur Serienreife getrieben, das innerhalb des Spritzgießprozesses mit Hilfe der Reaktionstechnik eine nur wenige Mikrometer dünne Schutzschicht aufbringt. Der Vorteil: Bei dem Prozess sind keine Zwischenablage und keine gesonderte Lackierung erforderlich, und damit gibt es auch keine qualitätsmindernden Störgrößen.
Hochwertige Oberflächen für faserverstärkte Bauteile: Die Reaktionstechnik bietet eine große Auswahl an Verfahren zur Herstellung von Faserverbund-Bauteilen. Die hochwertigen Oberflächen können mit zusätzlichen Funktionen versehen werden. Sie isolieren Schall oder Wärme, erzielen angenehme Softtouch-Effekte oder steigern die mechanische Leistungsfähigkeit. Das gilt besonders für Glasfaser-verstärkte Bauteile, die geringes Gewicht mit hoher mechanischer Festigkeit kombinieren. Die Herausforderung ist dabei, eine einwandfreie, nicht durch sichtbare Fasern gestörte Oberfläche zu erzeugen, für die KraussMaffei Inline-Beschichtungsprozesse anbietet. Die Cabrio-Verdeckklappe (Bild unten) wird zum Beispiel im One-Step-Prozess durch die bewährte Long Fiber Injection (LFI) hergestellt, die auch eine Integration von Befestigungselementen ermöglicht. Sie erhält dabei eine UV-stabile PUR-Oberfläche.
Luxus zum Economypreis: Naturnahe Haptik
Ständig nehmen Millionen von Rezeptoren in unserer Haut Informationen auf: Härte, Struktur, Glätte oder Rauigkeit, Saugfähigkeit und Temperatur. Dabei haben wir Vorlieben für ganz bestimmte Oberflächen entwickelt, wenn es um hochwertige Waren geht. Eine Vielzahl von Verfahren bieten sich an, hautschmeichelnde Oberflächen wirtschaftlich herzustellen.
Multinject für „hart“ und „weich“ zugleich: Immer häufiger kombinieren Produktdesigner harte und weiche Stellen in einem Bauteil, um beispielsweise die Grifffestigkeit zu erhöhen und dem Kunden partiell eine angenehme Haptik zu vermitteln. Mehrkomponententechnik bietet nahezu unbegrenzte Möglichkeiten, derartige Hart-Weichverbunde herzustellen. Sie sind eine Symbiose zwischen Haptik und Optik und werten Bauteile durch ihre gezielte Kombinatorik auf. Ein Beispiel, das jeder kennt, sind Einwegrasierer. Als günstige Hart-Weichverbunde bieten sie eine angenehme Griffigkeit. Durch das Verfahren SpinForm lassen sie sich wirtschaftlich und in großen Stückzahlen fertigen.
Lederhaptik für die Luxusanmutung: Im Automobil gilt die Lederhaptik weltweit als sicht- und fühlbares Zeichen für Luxus. Mit SkinForm hat KraussMaffei erstmals ein Verfahren entwickelt, das diesen Effekt reproduzierbar und wirtschaftlich mit Kunststoffen erzielt. Es kombiniert die Spritzgieß- und die Polyurethanverarbeitung. In diesem Mehrkomponentenverfahren können Anwender im ersten Takt einen thermoplastischen Träger spritzen und ihn unmittelbar danach mit einer weichen PUR-Oberfläche überfluten. Die Softtouch-Oberflächen entsprechen mit ihrer realistischen Narbung und der schmeichelnden Haptik täuschend echt natürlichem Leder. Dabei überzeugen sie durch hohe Kratzfestigkeit und Strapazierfähigkeit.
Der erste Eindruck zählt
Der optische Eindruck entscheidet häufig darüber, wie der Konsument ein Produkt wahrnimmt. Ganz zu schweigen davon, dass optische Eigenschaften auch wichtige funktionelle Aufgaben übernehmen: Bei Linsen und Scheinwerferabdeckungen gewährleisten nur perfekt gefertigte Bauteile eine einwandfreie Funktion. KraussMaffei bietet auf Basis einer modular aufgebauten Maschinentechnik eine breite Palette an Verfahren. Zwei Beispiele zeigen, welche Qualitäten sich erreichen lassen.
Lackauftrag im offenen und geschlossenen Werkzeug: ColorForm, der neueste Vertreter der Technologie³-Familie, ermöglicht durch die Kombination von Reaktions- und Spritzgießtechnik den Auftrag von Lack-Systemen auf Bauteile direkt im geschlossenen Werkzeug – präzise, in dünnen Schichten und mit einem minimalen Lack-Einsatz. Die Lacke härten bereits im geschlossenen Werkzeug aus.
Aus der Anlage kommen also fertig veredelte Teile. Dieses Überfluten von Bauteilen noch im Werkzeug sowie perfekt aufeinander abgestimmte Materialmischungen reduzieren die Ausschussquoten auf nahezu Null und verkürzen die Herstellzyklen entscheidend. KraussMaffei bietet als derzeit einziger Hersteller sowohl Verfahren für den Lackauftrag im geöffneten als auch im geschlossenen Werkzeug an. Das Vorzeigebeispiel ist die Koffer-Designstudie aus PA/PET und TPE mit Hochglanzakzenten aus PUR-Lack.
Long Fiber Injection sorgt für glatte Oberflächen: Auch tragende Bauteile mit hoher mechanischer Belastbarkeit können dekorative Schichten erfordern. Das LFI-Verfahren für Glasfaser-verstärkte Bauteile zerschneidet die Fasern im Schneidwerk, benetzt sie im Mischkopf mit dem PUR-Gemisch und verpresst sie zum Formteil. LFI sorgt trotz eines hohen Faseranteils zuverlässig für glatte Oberflächen. Dabei kann der Verarbeiter über Verfahrenskombinationen die Oberflächen frei wählen.
Zum Einsatz gekommen ist das LFI-Verfahren beispielsweise bei der Traktorhaube Same Deutz aus Glasfaser-verstärktem Polyurethan mit Lacksystem, die in einer Verfahrenskombination aus Long Fiber Injection (LFI) und Inmold Painting (IMP) produziert wurde. Diese Anwendung zeigt: Auch große Strukturbauteile lassen sich im Werkzeug wirtschaftlich auf Hochglanz lackieren.
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