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Vollautomatisierter One-Shot-Prozess

Die von Engel entwickelte Tape-Legezelle nutzt hochauflösende Kameratechnik, um aus Tape-Zuschnitten präzise Stacks zu fertigen. Foto: Engel

Erstmals wird das Organomelt-Verfahren in der Großserie ein­gesetzt. Engel zeigt diesen Prozess auf der Composites Europe.

Zwei Meilensteine auf dem Weg zur wirtschaftlichen Herstellung von Thermoplast-Composites setzt Engel auf der  Composites Europe: Für Frontend-Träger mit integrierter Luftführung wird das Organomelt-Verfahren weltweit erstmalig in der Großserie ein­gesetzt. Darüber hinaus erweitert der österreichische Maschinenbauer mit einer Konsolidierpresse­ für die Verarbeitung von UD-Tapes sein Systemangebot.

In den USA ist die weltweit erste Großserienanwendung für das Organomelt-Verfahren angelaufen: Ausgehend von Organoblechen produziert Valeo Front End Modules in Smyrna TN/USA Frontend-Träger mit integrierter Luftführung für einen namhaften deutschen OEM. Das Bauteil weist einen hohen Organoblechanteil auf. Durch einen zweischaligen Aufbau konnten die Luftkanäle direkt in die Trägerstruktur integriert werden.

Stoffschlüssige thermoplastische Verbindung

Die Systemlösung besteht aus einer Duo 1700 Spritzgießmaschine mit 17.000 kN Schließkraft, drei Easix Knickarmrobotern für die Vorbereitung einer Vielzahl von Metallinserts und für das Organo­blechhandling, einem Viper 90 Linearroboter und einem IR-Ofen Baugröße 5 – alles aus der Hand von Engel.
Die beiden Halbschalen werden im selben Werkzeug im One-Shot-Prozess produziert. Hierfür werden beide Organobleche gleichzeitig im IR-Ofen aufgeheizt, ins Werkzeug eingelegt, dort umgeformt und unmittelbar danach im selben Werkzeug mit einem Spritzgießprozess funktionalisiert.

Die Organobleche vom Typ Tepex Cynalite von Bond Laminates basieren auf Glasfasern in einer PP-Matrix. Zum Überspritzen wird LF-PP eingesetzt. Erst der durchgehend thermoplastische Ansatz ermöglicht es, den Umformprozess und die Funktio­nalisierung zu integrieren und Tragstruktur und Funktionselemente stoffschlüssig miteinander zu verbinden.

„Der vollautomatisierte One-Shot-Prozess leistet einen wesentlichen Beitrag zur Senkung der Stückkosten“, betont Christian Wolfsberger, Business Development Manager Composite Technologies von Engel am Stammsitz in Schwertberg/Österreich. Ein weiterer­ Vorteil: Der Einsatz ausschließlich thermoplastischer Polymere vereinfacht die Entwicklung von Recyclingkonzepten.

Neue Konsolidierpresse für UD-Tapes

Die Organomelt-Technik eignet sich sowohl für Organobleche als auch für unidirektional (UD) glas- und/oder carbonfaserverstärkte Tapes mit thermoplastischer Matrix. Tapes ermöglichen es, Halbzeuge anforderungsgerecht auszulegen und so das Leichtbaupoten­zial von Bauteilen noch besser auszuschöpfen. Die Bauteile werden entweder partiell mit einigen wenigen Tapes verstärkt oder es werden aus einer Vielzahl von Tapes Gelege (Stacks) mit mehreren Millimetern Dicke hergestellt.

Um in der Großserie wirtschaftlich zu sein, muss das Legen und Konsolidieren der Stacks inline und im Takt des Spritzgießprozesses erfolgen. Als Systemanbieter ist Engel in der Lage, aus einer Hand integrierte und automatisierte Lösungen anzubieten.

Für die Herstellung der Gelege kommen dafür zwei Anlagen zum Einsatz: eine Pick-and-Place-Tape-Legezelle mit optischer Bildverarbeitung und eine Konsolidierpresse, die Engel auf der Composites Europe erstmalig vorstellt. Mit der gemeinsam mit dem Partner Fill entwickelten Konsolidierpresse lassen sich Fasergelege mit gezielter Faserorientierung und in unterschiedlicher Wanddicke konsolidieren. Alle Prozessschritte erfolgen automatisiert. Insgesamt integriert der Konsolidiervorgang das Einlegen des Fasergeleges ins Werkzeug, das Transferieren des geschlossenen Werkzeugs in die Heizpresse, das Erwärmen, das Transferieren des Werkzeugs in die Kühlpresse, das Konsolidieren und Abkühlen, das Entnehmen aus dem Werkzeug und Einlegen eines neuen Fasergeleges, damit der Zyklus von Neuem starten kann.

Hochauflösende Kameratechnik

Auch die Tape-Legezelle ist eine Entwicklung von Engel. Um auch hier kürzeste Zykluszeiten zu erreichen, arbeitet sie nach dem Pick-and-Place-Prinzip. Damit lassen sich im Takt von 3 s Tapes ablegen und punktuell miteinander verschweißen. Da die Qualität des Stacks wesentlich von der Genauigkeit der Tape-Positionierung abhängt, hat Engel die Lege­zelle mit einem Messsystem mit hochauflösender Kameratechnik ausgerüstet. Das Messsystem liefert Daten, die aktiv beim Ablage­prozess genutzt werden, so dass eine hohe Ablagegenauigkeit garan­tiert werden kann.

sk