CFK-Einlegehilfe für komplexe Teile

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Bei der Produktion von Hybrid-Kunststoffteile unterstützen Einlegehilfen die Bestückung des Spritzgießwerkzeugs. Bei diesen maßhaltigen individuellen Helfern kann Hochleistungsaluminium kosteneffizient durch CFK-Frames ersetzt werden.

Spritzgießwerkzeuge für komplexe Hybrid-Kunststoffteile werden heute oft mit Hilfe manueller mechanischer Einlegehilfen bestückt. Gängige Einlegeteile sind zum Beispiel vorumspritzte und/oder metallische Leiterbahnen, Hülsen, elektronische Komponenten, Dichtungen, Heizpatronen und vieles mehr. Manuelle Einlegehilfen finden größtenteils Anwendung bei geringen bis mittleren Stückzahlszenarien sowie bei Produktionen in Niedriglohnländern.

Das Design solcher Einlegehilfen erfordert sehr hohe Maßhaltigkeiten bei gleichzeitig geringem Gewicht sowie einer robusten Bauweise. Aus diesem Grund verwendet man als Werkstoff oft Hochleistungsaluminium, welches auch in der Automobilbranche in Primärstrukturen verwendet wird. Bei der spanenden Bearbeitung der Einlegehilfe aus Aluminiumvollmaterial führen hohe freiwerdende Eigenspannungen im Werkstoff zu großem Verzug. Daher müssen die beiden Aluminium-Führungsframes sehr aufwendig mehrfach nachbearbeitet (geschnitten, geschruppt, geschliffen) werden, um die geforderten Toleranzen zu erreichen.

CFK-Frames ohne Verzug und günstiger

Eine exemplarische Einlegehilfe eines Vier-Kavitäten-Werkzeugs mit 16 Einlegeteilen aus Aluminium (links) und eine Einlegehilfe aus CFK (rechts). Foto: PSM

Dagegen weisen die beiden CFK-Führungsframes der Einlegehilfe nach der spanenden Bearbeitung keinerlei Verzug auf. Auch kann das Design aufgrund der hohen mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes CFK wesentlich schlichter ausgeführt werden. Die PSM Protech GmbH & Co KG aus Marktschellenberg hat aus diesen Gründen den Werkstoff Aluminium in der Einlegehilfe größtenteils durch kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) substituiert. Der Kostenvorteil von CFK-Einlegehilfen zu Aluminiumeinlegehilfen liegt bei circa 20 %, trotz des hohen Materialpreises von CFK im Vergleich zu Aluminium.

Die CFK-Einlegehilfen sind zudem entsprechend wärmeformbeständig. Auch wurde auf einen schadenstoleranten Laminataufbau der CFK-Platten geachtet, um gegebenenfalls auftretenden Impact-Anforderungen entgegenzuwirken. Neben den deutlich günstigeren Herstellkosten ist die CFK-Einlegehilfe zudem leichter als die Variante aus Aluminium. Bei künftigen CFK-Einlegehilfen wird das Design weiter optimiert, um das Gewicht weiter zu senken. Diese Gewichtseinsparungen tragen zu einer deutlich besseren Ergonomie am Arbeitsplatz beim Bedienpersonal bei.

gr

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