Physikalisches Schäumen

Verfahrenswechsel kann sparen helfen

Anzeige
Das MuCell-Verfahren, oder auch Physikalisches Schäumen genannt, ermöglicht neben Kostenreduktion insbesondere dann Vorteile, wenn es bereits in der Designphase berücksichtigt wird.

Die Nachfrage nach Kunststoffprodukten steigt. Die Kehrseite davon ist die globale Preiserhöhung und der globale Wettbewerbsdruck, angeheizt von Übernahme- und Fusionsaktivitäten. Gerald Heine, Partner bei PricewaterhouseCoopers (PwC) und Leiter des Bereiches Automotive in Deutschland, meint: Die Zulieferer müssen sich weiterentwickeln, um auf dem Markt zu bestehen. Dabei reiche es nicht aus, lediglich die Kostenstrukturen zu verbessern. Es müssen zusätzliche Wertschöpfungen für den Kunden erreicht werden. Erfolgsfaktoren könnten das Aufrücken in der Wertschöpfungskette, Einstieg in das Massengeschäft oder die Erschließung neuer Technologien sein. In diesem Sinne ist die Horst Hähl Kunststoffspritzguss & Werkzeugbau GmbH, Dußlingen, bemüht, durch innovative Lösungen den Kunden Zusatznutzen zu verschaffen, die zu Wettbewerbsvorteilen führen. Auch ökologische Forderungen nach weniger Rohstoffverbrauch und geringeren Emissionen verlangen Innovativität.
Physikalisches Schäumen
Gefertigt werden überwiegend technische Präzisionsteile, dabei spielt die Technologie des physikalischen Schäumens im MuCell-Verfahren eine wichtige Rolle. Das physikalische Schäumen ist ein Spritzgussverfahren, bei dem Gas der Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes zugeführt wird. Das MuCell-Verfahren wurde erst in den letzten Jahren durch Fortschritte in der Maschinen- und Verfahrenstechnik wirtschaftlich und damit serientauglich.
Es wird bei der Herstellung von Schaumkunststoffen zwischen den physikalischen und chemischen Schäumen unterschieden. Beim physikalischen Schäumen wird das Treibmittel während des Schaumspritzgießens in die Kunststoffschmelze eindosiert. Physikalisches Schäumen führt zu einer homogeneren Schaumstruktur, einer besseren Prozessstabilität sowie wesentlich geringeren Treibmittelkosten.
Der Kunststoffschmelze im Zylinder wird unter hohem Druck die superkritische Flüssigkeit zugeführt. Diese Gase werden in der Kunststoffschmelze fein dispergiert und homogenisiert, solange bis die Gase in der Schmelze gelöst vorliegen. Dabei ist es notwendig, den Zylinderabschnitt hinter der Gasinjektionsstelle unter Druck zu halten. Dies ist Voraussetzung für eine möglichst homogene Schaumstruktur im Fertigteil. Durch den Druckabfall nach dem Einspritzvorgang beginnt in der Kavität der Schäumungsprozess. Die Gase bilden zunächst kleine Zellkeime (Nukle-ierung). Erst danach erfolgt das Aufschäumen hin zur mikrozellularen, gleichmäßig verteilten Bläschen.
Vorteil: Sparen vor dem Komma
Die Möglichkeiten des Einkäufers, Kosten zu sparen, sind in der Regel eng begrenzt, wenn die Teile bereits konstruktiv definiert sind, d. h. wenn Design, Dimension, Werkstoff und Fertigungsverfahren gegeben sind.
Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der frühestmöglichen Integration des Lieferanten – und damit auch des Einkaufs – in den Entwicklungsprozess. Hier bietet das Unternehmen insbesondere seine Entwicklungskompetenz an. Die rechtzeitige Implementierung des Lieferanten entlastet das Projektteam fachlich, weil konstruktionsbegleitend Know-how einfließt. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Lieferant umfassende Leistungen anbietet, die auch den Prototypen- und Werkzeugbau einschließen. Somit wird die Machbarkeit über die Strecke bis zur Industrialisierung parallel mitgeprüft.
Die Wahl der Fertigungstechnologie ist bereits zu Beginn des Entwicklungsprozesses zu treffen, um den maximalen Nutzen zu generieren. Eine Entscheidung für physikalisches Schäumen erschließt prinzipiell ein weites Spektrum an Nutzenvorteilen im Vergleich zum konventionellen, kompakten Spritzguss. Die optimale Ausschöpfung der für das jeweilige Projekt wichtigen Aspekte bietet erhebliche Chancen.
Eine Strategie, das MuCell-Verfahren lediglich unter dem Aspekt möglicher Materialeinsparungen zu betrachten, verkürzt also die Sicht erheblich. Das Verfahren ermöglicht insbesondere dann Vorteile, wenn es bereits in der Designphase berücksichtigt wird.
Um alle Vorteile des physikalischen Schäumens zu nutzen, ist die Werkzeugtechnik (Temperierung, Anguss- und Anschnitt, Entlüftung) zu optimieren und ggf. dem Verfahren anzupassen. kg

Eigenschaften von MuCell-Bauteilen
An einem konkreten Beispiel wird deutlich, welche Eigenschaften die physikalisch geschäumte Bauteilstruktur beeinflusst.
Das MuCell-Bauteil gleicht eher einer Knochenstruktur: mit einer kompakten Randschicht und einem geschlossen zelligen Innenbereich.
Die Schlag- und Biegefestigkeit des Bauteiles bleibt trotz Massereduktion (W.R. Weight Reduction) um 10 % auf dem Niveau eines ungeschäumten Teiles. Erst bei weiterer Massereduktion (-17 %, -27 %) nehmen die Festigkeitswerte ab. Die Zellstruktur bedingt jedoch in jedem Fall eine Reduktion der Zugfestigkeit.
Anzeige

Aktuelles Heft

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de