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Noch mehr Wirtschaftlichkeit beim thermoplastischen Leichtbau

15.06.2016
– KraussMaffei zeigt zur K 2016 neue seriennahe Fertigungszelle der FiberForm-Technologie
– Thermoformen und Hinterspritzen von Organoblechen
– Kurze Zykluszeiten durch Entkoppelung von Einlegen des Organoblechs und Bauteilentnahme
– Integration des Aufheizvorgangs in die Prozessdatenerfassung
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(München, 15. Juni 2016) Komplexe Technologien müssen einfach zu bedienen sein, um sich durchzusetzen – etwa bei der Fertigung von faserverstärkten Leichtbauteilen. KraussMaffei hat sein FiberForm-Verfahren weiter perfektioniert und präsentiert auf der K 2016 in Düsseldorf (19. bis 26. Oktober 2016, Halle 15, Stand B27/C24/C27/D24) eine seriennahe Fertigungszelle, bei der Besucher die Herstellung eines Prototypenbauteils für die Automobilindustrie betrachten können.

Deutlich bessere mechanische Eigenschaften

FiberForm bezeichnet das Thermoformen und Hinterspritzen von Organoblechen, also plattenförmigen Halbzeugen mit Endlosfasern aus Glas, Carbon oder Aramid, die in eine thermoplastische Matrix aus Polyamid (PA), Polypropylen (PP) oder anderen Matrixsystemen eingebettet sind. Im Prozess werden diese Halbzeuge zunächst aufgeheizt, im Spritzgießwerkzeug umgeformt und anschließend mit ebenfalls faserverstärktem Polymer hinterspritzt. „Verglichen mit Bauteilen, die rein aus kurzfaserverstärktem Spritzgießmaterial bestehen, bieten solche mit integrierten Organoblechen deutlich bessere mechanische Eigenschaften. Bei der Herstellung zum Beispiel komplexer Strukturbauteile ergeben sich dadurch ganz neue Gestaltungsmöglichkeiten“, erklärt Dr. Hans Ulrich Golz, President des Segments Spritzgießtechnik der KraussMaffei Gruppe und Geschäftsführer von KraussMaffei.

Ein wesentlicher Punkt des Verfahrens ist das Aufheizen des Organoblechs, da ein Überhitzen des Organoblechs zu einer thermischen Degradation der Matrix und damit zu Ausschuss führt. Daher hat KraussMaffei eine eigene Regelung für Infrarotstrahler entwickelt, die komplett in die Maschinensteuerung MC6 integriert ist. Die neue Regelung ermöglicht dabei nicht nur einen schnellen Aufheizprozess, ohne Überschreitung der Solltemperatur, sondern auch die Kontrolle der aktuellen Aufheizkurven in der Prozessdatenerfassung. Nicht zuletzt werden für jedes einzelne Bauteil Heizzeit und Ist-Temperaturen gespeichert – wichtig für Kunden, die sicherheitsrelevante Artikel fertigen und alle Prozessschritte dokumentieren müssen.

Intelligentes Automationskonzept spart Zykluszeit

Eine weitere Neuerung betrifft die Automation innerhalb der Fertigungszelle. Innerhalb der Schutzeinhausung der CX-300-Maschine wurden zwei LRX-250 Linearroboter angebracht, die auf einer gemeinsamen Z-Achse gekoppelt sind. Sie tun etwas, das man auf den ersten Blick für umständlich halten könnte: Sie übergeben das Organoblech. Tatsächlich aber spart dieser Kunstgriff Zykluszeit, weil das Aufheizen des Halbzeugs und die Entnahme des fertigen Bauteils parallel erfolgen. Roboter 1 greift das Organoblech auf und reicht es Roboter 2. Danach fährt er in die Position für die Bauteilentnahme. Roboter 2 führt das Halbzeug dem Infrarotofen zu und bringt es nach dem Aufheizen in das Spritzgießwerkzeug ein. Von dort entnimmt Roboter 1 den fertigen Artikel. „Gegenüber früheren Versionen der Automation konnte der Prozess noch weiter harmonisiert werden. Damit wurde die Prozessfähigkeit noch einmal verbessert“, erklärt Thomas Marufke, Geschäftsführer der Automationstechnik von KraussMaffei. Auch die Greifer an Roboter 2 wurden weiter optimiert, um das rund 280°C heiße und damit biegeschlaffe Organoblech ohne Flattern vom Ofen ins Spritzgießwerkzeug transportieren zu können. Durch die Integration des gesamten Handlings in die Standard-Maschineneinhausung finden nun sechs Maschinen Platz, wo früher nur fünf untergebracht werden konnten.

Insgesamt bietet die überarbeitete FiberForm-Anlage ihren Anwendern sehr robuste Prozesse, eine hohe Verfügbarkeit und die Effizienz, die man bei hochvolumigen Serienprojekten benötigt. Entwicklungspartner bei dem Projekt waren die Firmen Lanxess Deutschland GmbH (Tepex Organobleche), Bond-Laminates GmbH und Christian Karl Siebenwurst GmbH & Co. KG.

Live-Demonstration Industrie 4.0

Wie sich die Vision Industrie 4.0, die Vernetzung von Maschinen und Produktionsprozessen, in der Kunststoffverarbeitung effizient umsetzen lässt und welche Vorteile sich daraus generieren, präsentiert die FiberForm-Anlage live auf dem KraussMaffei Messestand. Sämtliche qualitätsorientierte Prozessdaten, zum Beispiel Aufheizkurven der Organobleche oder aber Kurven des Einspritzdrucks werden nicht nur in einer KraussMaffei Datenbank erfasst, sondern auch individuell per QR-Code auf dem Bauteil dokumentiert. Ein in die Maschineneinhausung integrierter Drucker druckt die QR-Codes unmittelbar während der Fertigung aus, der jeweilige QR-Code wird auf das Bauteil geklebt. Damit ist eine lückenlose Rückverfolgung sämtlicher Produkt- und Prozessdaten pro Bauteil möglich – weltweit, online per Mobiltelefon, Tablet oder per PC. „Unseren Kunden bieten wir damit ein wertvolles Tool, die Qualität ihrer Produktion nachhaltig zu steuern und zu dokumentieren. Mögliche Störungssuche, Qualitätsanalyse und viele weitere Auswertungen sind ortsunabhängig und über Unternehmensgrenzen hinaus möglich“, so Dr. Reinhard Schiffers, Leiter Maschinentechnologie bei KraussMaffei. Unter dem Dachnamen Plastics 4.0 bündelt die KraussMaffei Gruppe ihre Industrie 4.0 Aktivitäten in den drei Bereichen Intelligent Machines, Integrated Production und Interactive Services.

KraussMaffei auf der K 2016, Halle 15, B27/C24/C27/D24

 
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