Von der Rolle

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Leonhard Kurz in Fürth hat seine Entwicklungs- und Versuchskapazitäten durch zwei Turnkey-Spritzgießanlagen von Wittmann Battenfeld erweitert.

Das Automobil ist für viele von uns zu einer Art zweitem Wohnzimmer geworden, in dem wir tendenziell immer mehr Zeit verbringen, der Zunahme der Verkehrsdichte sei Dank. Aber anders, als dort zu entspannen, sind wir einer Reihe von Stressfaktoren ausgesetzt. Als Kompensationsmaßnahmen haben die Automobilhersteller in den vergangenen Jahren zunehmend in die Verbesserung der Ergonomie, in Assistenzsysteme, aber auch in die „Wohnlichkeit“ des Fahrerumfeldes investiert, insbesondere durch die Verbesserung der Oberflächen-Umgebung. Dazu zählt das Beschichten harter Verkleidungsteile mit Softtouch-Elastomeren, das Lackieren, das Bedrucken oder die Kombination aus dekorierten Oberflächen und Struktur­teilen. Insbesondere Letzteres erweist sich durch die Fortschritte in der Folientechnik als Methode mit dem größten Innovationspotenzial, deutliche Zuwachsraten hier belegen dies.

Mehr als Glanz, Dekor und Kratzschutz

Bereits seit den 1980er-Jahren spielen Folien eine zunehmend wichtige Rolle für die Oberflächengestaltung von Kunststoffteilen. Zu Beginn hauptsächlich als Trägerfolien für Metallschichten zur Übertragung auf einen Kunststoffteil durch Heißprägen. Daraus abgeleitet, erlangte die Folie als Transfermedium zur Übertragung von Designschichten/Druckdekors während des Spritzgießprozesses wachsende Bedeutung. Dafür wird das Rolle-zu-Rolle-Transferverfahren (IMD = In-Mold-Decoration im Transferverfahren) eingesetzt. Ein speziell von Leonhard Kurz entwickeltes Folienvorschubgerät zieht die beschichtete Folienbahn (meist aus Polyester) zyklussynchron durch das offene Spritzgießwerkzeug, dabei können Endlosdesigns mittels Wegsteuerung und auch Einzelbilddekore mittels Lichtleiterpositionierung gesteuert werden.

Die IMD-werkzeugspezifische Klemmrahmen und Vakuumtechnik sorgt dann für eine passgenaues Halten und Einziehen in die Werkzeugkavität. Anschließend wird das Lacksystem hinterspritzt und geht dabei eine haftende Verbindung mit dem Kunststoff ein. Nach der Trennung des Folienträgers vom Lacksystem beim Werkzeugöffnungsvorgang wird das inline dekorierte Bauteil normal entformt. Bei dieser Dekorationsmethode spricht man auch von einem Trockenlack- Dekorationssystem (Schutzlack inkludiert).

Folien für Armaturen- oder Mittelkonsolen

PMD-Insert mit einem gedruckten kapazitiven Polyic Sensor auf der Formteil-Innenseite kombiniert. Foto: Leonhard Kurz

Leonhard Kurz im fränkischen Fürth ist der Marktführer bei Transferprodukten für die Oberflächengestaltung von Kunststoffteilen. Über die traditionellen Heißprägefolien und die IMD-Folien hinaus bietet das Unternehmen ein weites Spektrum an Spezialeffekt- beziehungsweise Funktionsdekoren an, zum Beispiel sogenannte Print Mould Design (PMD) Folienbauteile. Dabei handelt es sich um glasklare Polycarbonat-Folien, die auf beiden Seiten mit einem präzise aufeinander abgestimmten Design bedruckt werden. Dadurch lassen sich Dekors mit 3D-Anmutung darstellen. Wegen der relativ hohen Steifigkeit und der hohen Erweichungstemperaturen eignen sich die PC-Folien nicht für die Direktverarbeitung auf der Spritzgießmaschine, sondern müssen außerhalb der Maschine durch Tiefziehen und nachfolgende Bearbeitungsschritte zu Einlegteilen konfektioniert werden. Im Spritzgießwerkzeug hinterspritzt, werden daraus Armaturen- oder Mittelkonsolen für Automobile.

Varioform-IMD verschiebt Anwendungsgrenzen und Stückkosten

Das IMD-Rollendurchzugsverfahren, bei dem Polyesterfolien verarbeitet werden, als auch das PMD-Folien-Einlegeverfahren sind keine Universallösungen für Dekoraufgaben. Sie unterscheiden sich sowohl hinsichtlich der Anwendungsgrenzen als auch der Kosten. So lassen sich die von der Rolle weg verarbeiteten IMD-Polyester-Folien innerhalb eines Spritzgießzyklus nur in relativ engen Grenzen dreidimensional verstrecken.

Um einen weiteren Schritt in Richtung dreidimensionaler Designübertragung zu gehen, hat Kurz Verfahrenskombinationen intelligent prozesstechnisch zusammengeführt und hieraus das „Einschritt-Varioform-IMD-Rolle zu Rolle Verfahren“ entwickelt.

„Durch diese applikationstechnische zusätzliche Technologieentwicklung eröffnet sich ein breites Spektrum in der Auswahl der Foliensysteme im Schulterschluss mit den Spritzgießsubstratmaterialien wie zum Beispiel PP oder ABS-TPU“, erläutert Martin Hahn, verantwortlich für den Bereich Application, Technologie & Innovation bei Kurz. „Dadurch ergeben sich neue Variationsmöglichkeiten auch im Bauteilaufbau bei gleichzeitiger Nutzung einer vielseitigen Designperspektive, sowie unter der wirtschaftlichen Betrachtung mittels eines sogenannten One-Shot-Rolle-zu-Rolle-IMD –Verfahrens eine noch größeren 3D-Formbarkeit zu erreichen.“

Kurz hat seine Applikations- und Technologie-Versuchskapazitäten durch die Anschaffung von zwei Produktionszellen auf Basis von SmartPower-Spritzgießmaschinen mit 2.100 und 1.200 kN Schließkraft erhöht. Foto: Bauer

Designwechsel erfolgen analog zum Standard-IMD-Verfahren durch einfaches Austauschen der Folienrolle. Ebenso können verschiedenste Einzelbild- und Endlosdekore, sowie Funktionsfolien verarbeitet werden. Dadurch sind nun auch besonders hochwertige Oberflächengestaltungen wirtschaftlich realisierbar. IMD Varioform bildet somit ein weiteres Bindeglied in der Applikationstechnologie von Kurz.

Prozesse und Applikationstechnik sind für das Unternehmen mit entscheidend für den Erfolg. Dementsprechend wurde das Anwendungstechnikum Spritzgießen um eine darauf ausgerichtete Versuchs- und Testanlage erweitert. Hahn: „Dabei haben wir uns nach einer umfassenden Kosten-Nutzen-Analyse für zwei Spritzgießzellen von Wittmann Battenfeld entschieden. Den Ausschlag dafür gab deren All-in-one-Konzept, das heißt dass zur Spritzgießmaschine alle Peripheriekomponenten wie Handling-Roboter, Teileförderanlage, Materialförderung, Werkzeugtemperiergeräte sowie die Reinraum-Einhausung ebenfalls aus der Wittmann-Gruppe stammen und daher aufeinander abgestimmt und zusätzlich über die Wittmann-4.0-Softwaretools miteinander und nach außen hin vernetzt sind.

Seriennähe durch Smartpower-Spritzgießmaschinen

Um die Weiterentwicklung seiner Verfahrenstechnologien mit größtmöglicher Praxis- und Seriennähe zu betreiben, entschied sich Kurz für zwei Maschinen aus der servohydraulischen Smartpower-Reihe, konkret für eine Smartpower 210/750 mit 2.100 kN Schließkraft und eine Smartpower 120/350 mit 1.200 kN Schließkraft. Ausgerüstet sind sie jeweils mit einem Wittmann W918-Roboter und getakteten Teileförderbändern. Beide Maschinen-Schließ­einheiten wurden von Kurzmit je einer Rolle-zu-Rolle-Folienvorschubeinheit ausgerüstet.

Beide Spritzgießmaschinen sind mit Rolle-zu-Rolle-Folienvorschubeinheiten ausgerüstet. Die Roboter tragen eine Folien-Wärmeplatte und gegenüber davon den Sauggreifer zur Fertigteil-Entnahme. Foto: Bauer

Die Detailkonzeption der Anlagen übernahmen Kurz-Projektleiter Fabian Bürkel und Marcus Otto, Vertriebsingenieur für Spritzgießtechnik bei Wittmann Battenfeld in Nürnberg. „Uns kam es vor allem auf die Übertragbarkeit der im Versuch ermittelten Verarbeitungsparameter auf die reale Betriebspraxis potenzieller Anwender unserer Folien an. Dabei wollten wir möglichst unabhängig von variablen Einflüssen aus der Produktionsperipherie sein“, betont Bürkel. „Das Konzept von Wittmann Battenfeld der untereinander vernetzten und kapazitätsmäßig aufeinander abgestimmten Hilfseinrichtungen bietet uns die Möglichkeit, uns ganz auf die Abstimmung des Spritzgießprozesses mit den entsprechenden unterschiedlichsten Foliensystemen zu konzentrieren.“

Auf dem Sprung zu dreidimensionalen Höhen

Im Fokus der neuen Versuchskapazitäten stehen die Erhöhung der dreidimensionalen Folienverstreckung – durch Infrarot-Vorwärmung und anschließendem Vakuumformen im Spritzgießwerkzeug – als integraler Verfahrensteil des Spritzgießvorgangs sowie eine systematische Optimierung der Angussposition zur Minimierung der Übertragung von Schubeinflüssen aus der Kunststoffschmelze auf die elastisch eingestellte Trägerfolie. Ein wichtiger Teilaspekt des aktuellen Entwicklungsprogramms ist die Faltenfreiheit an Formteilecken und der prozesssichere Umbugprozess für die Folie entlang des Formteil-Umrisses. Als Umbugen wird das Umlegen eines Dekormaterials, etwa einer Kunststofffolie, um eine Trägerteilkante um 90° beziehungsweise 180° bezeichnet. Daran schließt sich die Befestigung des umgebogenen Folienrandes auf der Trägerteilrückseite an.

Die Produktionszellen wurde von Kurz-Projektleiter Fabian Bürkel (links) und Marcus Otto, dem Vertriebsingenieur für Spritzgießtechnik bei Wittmann Battenfeld in Nürnberg, konzipiert. Foto: Bauer

Welches Potenzial in den Applikationsprozessen von Kurz steckt, demonstriert eine preisgekrönte Anwendung für eine PKW-Tür-Innenblende. Dabei wurde eine partiell lichtdurchlässige Dekorfolie, ein IMD-Einzelbildsystem mit einem gedruckten kapazitiven Polyic Sensor, auf der Formteil-Innenseite mittels IML Technik kombiniert. Beide werden innerhalb eines Spritzgießzyklus hinterspritzt. Der Sensor dient zur Touch-Bedienung der Licht-Schalt- und Dimmfunktion, mit der auch der Farbton der dahinterliegenden LED-Lichtquelle variiert werden kann.

Reinhard Bauer, Technokomm/sk

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