Partikelschäume für Bauteile mit funktionaler Oberfläche

Krallmann zeigt in Düsseldorf, wie sich mit dem Partikelschaum-Verbundspritzgieß-Verfahren (PVSG) Bauteile mit funktionaler Oberfläche fertigen lassen.

Partikelschäume wie EPP oder EPS haben im Vergleich zu anderen Polymeren bis zu 90 % weniger Gewicht. Sie wurden bislang von der Automobilindustrie aber nicht als ernsthafte Alternative wahrgenommen, da sich an ihrer porigen Oberfläche nichts belastbar befestigen lässt. Eine Lösung dafür ist das PVSG-Verfahren, mit dem sich Partikelschaum und Thermoplast effizient und stoffschlüssig verbinden lassen. Die so entstandenen Mehrkomponentenbauteile zeichnen sich durch die Vorteile beider Materialtypen aus: Neben einem geringen Raumgewicht sowie einer guten Wärmedämmung und Energieabsorption verfügen sie über funktionale Oberflächen mit vielfältigen Montage- und Befestigungsmöglichkeiten. Somit ist das Material bestens für den Automobil-Leichtbau geeignet und kommt beispielsweise für die Herstellung von Gehäusebauteilen in Frage.

„Die Idee bei der Konzeption des Verfahrens war es, Komponenten herzustellen, die überwiegend aus Partikelschaum bestehen, um die notwendige Gewichtseinsparung zu erzielen“, sagt Ingo Brexeler, Geschäftsführer der zur Heinze Gruppe gehörigen Krallmann GmbH. „Nur dort, wo etwas befestigt werden muss, sollte das Bauteil aus Thermoplast sein. Die Voraussetzung für die Umsetzung dieser Idee war, dass die beiden Werkstoffe aus dem gleichen Grundstoff bestehen, sich also gut miteinander verbinden lassen.“

Die Heinze Gruppe konzipierte daher mit das PVSG ein Verfahren, bei dem die zuerst produzierten Schaumteile in einem zweiten Schritt ganz oder nur an den jeweils benötigten Stellen mit Thermoplast überspritzt werden. Dabei wird lediglich die oberste Schicht das Schaumteils angeschmolzen, so dass sich beide Komponenten stoffschlüssig miteinander verbinden.

Um diese Prozesse möglichst effizient zu gestalten, entwickelte die Heinze Gruppe eine eigene Verarbeitungsmaschine für Partikelschaum, die – im Unterschied zu den bisherigen, beispielsweise bei der Herstellung von Verpackungen genutzten Schaumautomaten – nicht mehr ausschließlich mit Wasserdampf, sondern mit einer Rückkühlanlage und Temperiergeräten betrieben wird. Zudem wurde sie so designt, dass sie sich mit den gebräuchlichen Spritzgießmaschinen koppeln lässt. „Das hat den Vorteil, dass sich in unserer Spritzgießerei die Prozesse Schäumen und Spritzen direkt nebeneinander ausführen lassen“, erklärt Brexeler. „Damit können wir das Schwingungsverhalten von Schaum und Thermoplast zeitgleich einstellen.“

Außerdem ermöglicht die neue Maschine dem Kunststoffverarbeiter, die gesamte Wertschöpfungskette inhouse durchzuführen: „Wir können jetzt einfach unser Granulat kaufen, dann schäumen und diese Teile anschließend überspritzen oder mit dem gespritzten Teil verrasten. Ein kostspieliger Zukauf des Schaumteils entfällt“, so Brexeler.

Davon profitieren auch andere Kunststoffproduzenten, denn der Schaumautomatenhersteller Kurtz Ersa baut solche Anlagen unter dem Namen Thermo Foamer. Werkzeuge für den Thermo Foamer sind ebenso am Markt erhältlich wie zum kombinierten Verfahren passende Spritzgusswerkzeuge, so dass sich Unternehmen auf diese Weise eine komplette Produktionslinie aufbauen können.

Brexeler: „Zunehmend werden Schäume nicht nur aus EPP oder EPS, sondern auch aus PET, Polycarbonat und weiteren Materialien interessant. Zudem denken die Automobilhersteller beispielsweise über Stoßfänger und Mittelkonsolen aus Partikelschaum-Thermoplast-Verbundmaterial nach.“

sk