Organobleche für den Leichtbau effizient verarbeiten

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Auf der JEC World zeigt Engel das Organomelt-Verfahren. Hier werden in einem Schritt Organobleche und UD-Tapes umgeformt und im Spritzguss funktionalisiert.

Die Fertigungszelle zum Umformen von Organoblechen produziert Demonstrationsbauteile aus endlosfaserverstärktem Polyamid (PA). Hauptbestandteil ist eine holmlose Engel Victory 200/50 Spritzgießmaschine, die mit einem Viper 12 Linearroboter für das Handling der Halbzeuge und Fertigteile und einem doppelseitigen, vertikalen Infrarot-Ofen von Engel ausgerüstet ist.

Holmlose Maschinen reduzieren Handlingzeit der Organobleche

Die Composite-Blanks werden im Infrarot-Ofen erwärmt, ins Werkzeug eingelegt, dort umgeformt und mit PA umspritzt. Das Aufheizen der Faserverbundhalbzeuge ist einer der zykluszeitbestimmenden und qualitätsrelevanten Prozessschritte beim Verarbeiten von faserverstärkten Halbzeugen mit thermoplastischer Matrix. Von deren Dicke hängen die Aufheizdauer und die Abkühlzeit ab. Wichtig sind ein schnelles und materialschonendes Aufheizen sowie kurze Wege für den Transport der aufgeheizten Halbzeuge zum Formgebungswerkzeug (Hot Handling). Engel bietet seine IR-Öfen aus der eigenen Entwicklung und Produktion deshalb in verschiedenen Ausführungen – sowohl horizontal als auch vertikal – an und platziert sie in der Fertigungszelle in unmittelbarer Werkzeugnähe. Sie sind ebenso wie die Roboter vollständig in die CC300 Steuerung der Spritzgießmaschine integriert und zentral über das Maschinendisplay bedienbar.

Verarbeitung auch sehr dünner Organobleche

Die Fertigungszelle auf der JEC nutzt das große Effizienzpotenzial der Engel Holmlostechnik für den Organomelt Prozess umfangreich aus. Der größte Vorteil der Victory Maschine für diese Anwendung liegt im sehr schnellen Hot Handling. Der barrierefreie Zugang zum Werkzeugraum macht es möglich, den IR-Ofen noch näher am Werkzeug zu platzieren als dies bei Spritzgießmaschinen mit Holmen möglich ist. Zudem kann der Roboter direkt auf kürzestem Weg vom Ofen aus das Werkzeug erreichen. Auf diese Weise lassen sich auch sehr dünne Halbzeuge verarbeiten, ohne dass sie auf dem Transport zwischen IR-Ofen und Werkzeug zu stark abkühlen.  

Im Technologiezentrum für Leichtbau-Composites in Österreich entwickelt Engel in interdisziplinären Teams besonders effiziente Fertigungsprozesse für Composite-Bauteile, die etwa die Verarbeitung von Organoblechen umfassen. Foto: Engel

Anwender profitieren hier von einem weiteren Vorteil der Holmlostechnik: Dem schnellen Rüsten der Maschine. Dies macht sich auch das Brightlands Materials Center in Geleen in den Niederlanden zunutze, das die Fertigungszelle auf der Messe in Frankreich Anfang März zur Verfügung stellen wird. Das internationale Forschungszentrum hat es sich zum Ziel gesetzt, innovative und nachhaltige Materialien zu entwickeln, die dazu beitragen, die gesellschaftlichen Herausforderungen der Zukunft zu lösen. Automobiler Leichtbau ist eines von drei großen Forschungsprogrammen. Gerade Entwicklungsarbeiten erfordern schnelle und häufige Werkzeugwechsel.

Die thermoplastischen Composite-Halbzeuge, die Engel live auf der Messe verarbeitet, werden im Technologiezentrum für Leichtbau-Composites in Österreich vorbereitet. In der Praxis kann die Herstellung von thermoplastischen Composite-Blanks dem Verarbeitungsprozess unmittelbar vorgelagert und direkt neben der Verarbeitungsmaschine angeordnet werden. Der Maschinenbauer bietet hierfür aus einer Hand vollständig integrierte Systemlösungen an, die neben der Verarbeitungsmaschine, Robotern und Infratot-Öfen auch Pick-and-Place-Tape-Legezellen mit optischer Bildverarbeitung und Konsolidieranlagen umfassen.

Leichtbaupotenzial noch besser ausschöpfen

Die im Organomelt-Verfahren produzierten Composite-Bauteile vereinen ein besonders geringes Gewicht mit sehr guten Crasheigenschaften. Die Technologie, die in der Automobilindustrie bereits in Serie läuft, eignet sich sowohl für Organobleche als auch für unidirektional (UD) glas- und/oder carbonfaserverstärkte Tapes mit thermoplastischer Matrix. Die rein thermoplastische Materialbasis ermöglicht besonders effiziente und vollständig automatisierte Herstellungsprozesse, da sich beispielsweise Versteifungsrippen oder Montageelemente unmittelbar nach dem Umformen im selben Prozessschritt direkt anspritzen lassen. Gleichzeit leistet das Organomelt Verfahren einen Beitrag zur Nachhaltigkeit.

Konsequent thermoplastische Ansatz

„Der konsequent thermoplastische Ansatz ist die Voraussetzung, Recyclingkonzepte für Composite-Bauteile zu entwickeln“, sagt Christian Wolfsberger, Business Development Manager Composite Technologies von Engel am Stammsitz in Schwertberg/Österreich. „Tapes ermöglichen es, einzelne Bereiche im Bauteil lastgerecht zu verstärken, um sie noch gezielter an die Belastung anzupassen“, so Wolfsberger weiter. „Wir werden zukünftig unterschiedlich dicke Organobleche und auch Organobleche und Tapes miteinander kombinieren, um das Leichtbaupotenzial noch besser auszuschöpfen.“

sk

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