Langzauner: Organobleche effizienter verarbeiten

Thermomanagement mit System: Mittels Transfereinheit, wird das Material von der Infrarot-Vorheizstation in die Presse transportiert. Foto: Langzauner

Langzauner bietet maßgeschneiderte Thermoformpressen, auf denen sich thermoplastische Faserverbund-Halbzeuge wie Organobleche verarbeiten lassen.

Mit seinen Lösungen demonstriert Langzauner, wie sich faserverbund-Halbzeuge wie Organobleche noch wirtschaftlicher und damit effizienter verarbeiten lassen. Dass gerade das immer wichtiger wird, zeigt sich im Bereich der Automobil- oder auch Luftfahrtindustrie. Hier werden Bauteile für Automobil- und Flugzeuginterieur sowie Strukturaufbauteile vermehrt aus thermoplastischen Kunststoffen gefertigt. Auch in der Caravanindustrie setzen die Hersteller von Wohnmobilen und Wohnwagen auf Innenausstattungen aus innovativem Material. Die im Thermoformverfahren hergestellten Komponenten versprechen höchste Qualität bei gleichzeitig geringen Produktionskosten. Restmaterialien oder Fehlproduktionen können einfach und kostengünstig recycelt werden, im sogenannten Downcycling.

Thermoplaste mit Vorteilen

Bei Faser-Kunststoff-Verbunden (FVK) handelt es sich zumeist um eine thermoplastische (Thermoplast) Matrix in Verbindung mit Verstärkungsfasern. Im Zusammenspiel mit bestimmten Matrixwerkstoffen erhalten die Verstärkungsfasern ihre spezifischen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften. Dadurch geben die Einsatzbedingungen die Auswahl vor, welche Matrixwerkstoffe sich am besten eignen. Vor allem in der Automobilindustrie wird viel mit Verbundwerkstoffen experimentiert, damit die Bauteile die erwünschten Eigenschaften aufweisen. Moderne Autos sollen leichter werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird.

Thermoplaste lassen sich kostengünstig durch kürzere Taktzeiten herstellen. Außerdem lassen sie sich schweißen, was bei der Verarbeitung des Materials viel mehr Möglichkeiten bietet. Gerade in der heutigen Zeit ist auch die Wiederverwendbarkeit des Materials ein wichtiger umwelttechnischer Aspekt. Während Duroplaste nach dem Aushärten nicht mehr verformt werden können, ist bei Thermoplasten durch Wiedererwärmung eine erneute Formgebung möglich. Abfälle oder Ausschuss können zerkleinert werden und im Spritzgießverfahren wiederverwertet werden.

Vielzahl an Bauteilen aus Verbundwerkstoffen

Turnkey-Automatisierung individuell angepasst: Auch Roboter dürfen nicht fehlen. Sie handhaben das Be- und Entladen der jeweiligen Station. Foto: Langzauner

Motorhauben und andere Komponenten werden heute vermehrt aus leichteren Verbundwerkstoffen gefertigt. Carbon-Felgen (CFK-Felgen) sind wesentlich leichter, aber zugleich stabiler als beispielsweise Stahl.

Blattfedern aus Verbundwerkstoffen schützen nicht nur Insassen vor Stößen, Wankbewegungen und Erschütterungen, sondern gewährleisten auch eine ruhige Fahrt und reduzieren Geräusche und Vibrationen beim Fahrzeug. Kotflügel, B-Säulen von Kraftfahrzeugen oder sogar Komponenten eines Flügels werden mittlerweile aus Thermoplasten in der Automobil- und Flugzeugindustrie hergestellt.

Die Kosten für viele klassische GFK- und CFK-Produkte sind allerdings sehr hoch, weshalb Halbzeuge aus Organoblechen in den Fokus rücken und somit das Thermoformen an Bedeutung gewinnt. Organobleche bestehen aus einer faserverstärkten Matrix, welche aus PEEK, PEI, PPS, oder auch PEKK besteht. Im Thermoformverfahren werden diese Materialien dann verarbeitet.

Zeit-Faktor entscheidend bei der Verarbeitung

Beim Thermoformen werden Thermoplast-Halbzeuge mit Hilfe einer Wärmequelle auf die erforderliche Umformtemperatur aufgeheizt. Diese werden dann in ein Umformwerkzeug eingebracht und nach einer Abkühlzeit entformt. Als Wärmequelle dient oftmals eine Infrarot-Temperierung, bestehend aus Metallfolienstrahler mit Einzelzonenregelung.

Bei der Verarbeitung von thermoplastischen Werkstoffen spielt der Faktor Zeit eine wesentliche Rolle. Beim Einsatz von thermoplastischen Werkstoffen steht naturgemäß eine Zeitspanne von nur wenigen Sekunden zur Verfügung, um das vorgewärmte Material zur Formgebung in die Presse einzubringen. Automatisierte Lösungen stellen sicher, dass keine wertvolle Zeit verloren geht. Genau hier setzt die im österreichischen Lambrechten ansässige Langzauner GmbH mit ihren Pressen an. Langzauner-Pressen sind hier in der Lage Intervalle von weniger als drei Sekunden zu realisieren.

Halbzeuge vorheizen und vordrapieren

Langzauner produziert und entwickelt maßgeschneiderte Pressen für thermoplastische Werkstoffe in verschiedenen Größen und Ausbaustufen. Mit ihnen lassen sich auch Organobleche verarbeiten. Foto: Langzauner

Um Halbzeuge so genau und effizient wie möglich zwischen den einzelnen Stationen bewegen zu können, beinhaltet eine Infrarot-Station von Langzauner ein automatisches Transfersystem. Dazu wird ein Rahmen durch einen elektrischen Linearantrieb in horizontaler Richtung zwischen der Presse und der Infrarot-Station verfahren. Die vertikale Position kann vollautomatisch über elektrisch betätigte Spindeln verändert werden – auch während eines Pressvorganges. Dies ermöglicht ein Vordrapieren der vorher in der Infrarot-Station aufgeheizten Halbzeuge im Pressvorgang.

Die Einzelstrahler können unabhängig voneinander auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt werden, damit ungleichmäßige Dicken im Material ausgeglichen werden können. Die Regelung erfolgt über die Pressensteuerung. Da der Abstand der Strahler zum Werkstück materialabhängig ist, ist dieser individuell einstellbar.

Wo lineare Systeme an ihre Grenzen hinsichtlich Flexibilität stoßen, kommen Mehrachs-Roboter zum Einsatz. Der Schlüssel in dieser Art der Automatisierung steckt in der Greifertechnik. Das Thermoform-Verfahren zeichnet sich durch niedrige Werkzeugkosten aus und insbesondere kleine bis hohe Produktserien können aufgrund der schnellen Produktion einfach und kostengünstig hergestellt werden.

Organobleche: Von der Entstehung bis zum Endprodukt

Einen umfangreichen Erfahrungsschatz auf diesem Gebiet des Thermoformens weiß Langzauner vorzuweisen. Das österreichische Unternehmen produziert und entwickelt maßgeschneiderte Composite-Pressen in verschiedenen Größen und Ausbaustufen. Kundenindividuell auf die jeweiligen Bedürfnisse zugeschnitten. Dazu zählen beispielsweise Laborpressen aber auch flexible Automatisierungslinien.

Bei einem seiner Anlagenkonzepte für seine Thermoplast-Pressen setzt Langzauner auf maximale Flexibilität und ermöglicht so neben dem Thermoformen auch das Herstellen von Organoblechen als vorgelagerten Schritt. Dabei wird der gesamte Entstehungsprozess eines Produktes begleitet. Alles aus einer Hand sozusagen. Konzipiert wurde die Anlage für Einzel- und Forschungsversuche, meist im manuellen Modus, bis hin zu kleinen und mittelgroßen Serien. Ein Roboter übernimmt dabei die Handhabung der Materialien und Komponenten. Ein vollautomatischer Materialfluss stellt eine Bauteilproduktion im Minutentakt sicher.

Mit bis zu 50.000 kN und besonderem Thermomanagement

Herzstück der Anlage ist die Thermoformpresse: Bis zu 50.000 kN Presskräfte sind mit den hydraulischen Pressensystemen möglich. Die Zylindertechnik ist komplett wartungsfrei. Die Servohydraulik ermöglicht zudem Druckgenauigkeiten bis zu 1 %. Langzauner hat zudem die Pumpentechnik weiter optimiert. So wird bis zu 75 % weniger Energie verbraucht. Das System arbeitet zudem ohne erforderliche Ölkühlung. Mit an Bord ist außerdem eine aktive Parallelregelung in thermoneutraler Ausführung. Weitere Vorteile des Systems wie etwa Heizplattengrößen über 8.000 mm Länge und die Möglichkeit, Mehretagen zu realisieren, runden das Paket ab. Gesteuert und visualisiert wird nach dem gewohnten Langzauner-Standard.

Die Anlage verfügt außerdem über ein ausgeklügeltes Thermomanagement. Dies beinhaltet beispielsweise eine Infrarotheizung und einen Infrarotofen. Die Heiz- und Kühlsysteme sind in Elektro-, Wasser- oder Thermoölausführung verfügbar. Heiz- und Kühlplatten arbeiten im Temperaturbereich bis zu 500 °C. Natürlich spielt Langzauner auch hier sein Know-how in Sachen Turnkey-Automatisierung aus. So sind beispielsweise automatische Transport-Shuttle-Systeme verfügbar. Entsprechende Roboter- und Greifertechnik be- und entlädt das System. Auch weitere Systeme, wie Einspritzeinheiten, primäre Heizkreise und mehr sind hier integrierbar.

db