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DER KONSTRUKTEUR 12/2018

DER KONSTRUKTEUR 12/2018

- LEICHTBAU „VOM AUTO-

- LEICHTBAU „VOM AUTO- MOBIL IN DIE MASCHINE“ Martina Klein, Stv. Chefredakteurin www.DerKonstrukteur.de 01 01 Batteriebox für Start-Stopp- Technik: Das von Pöppelmann K-Tech eingesetzte Verfahren zum physikalischen Schäumen reduziert das Gewicht und senkt die Materialkosten 02 Modulträgerplatte: Die Materialänderung zu Organoblech erlaubte eine Gewichtsreduzierung von 34 % – bei gleichzeitig verbesserter Stabilität In der Mobilität spielt Leichtbau schon lange eine bedeutende Rolle – hier geht es vor allem um Kraftstoff-Ersparnis und Abgas-Reduzierung. Und in Bezug auf Elektromobilität bekommt das Thema aufgrund der begrenzten Energiespeicherkapazitäten eine besondere Bedeutung. Aber auch im Maschinenbau hat Leichtbau das Potenzial, die Effizienz enorm zu steigern. Überall dort, wo es um bewegte Anwendungen geht, aber auch immer dann, wenn Teile transportiert werden müssen. Natürlich muss die gesamte Öko-Bilanz gezogen werden, aber Gewicht reduzieren heißt eben häufig Ressourcen sparen! 02 03 Sitzschalen: Organobleche, in Polymer getränkte Endlosglasfasergewebe, machen auch diese Produkte besonders leicht und stabil 03 SPECIAL VERFAHREN Eine effektive Lösung, die bei Pöppelmann K-Tech angewendet wird, ist das physikalische Schäumen, für das Verfahren verschiedener Hersteller eingesetzt werden, so z. B. das MuCell-Verfahren. Durch das Einbringen von Treibmittel direkt in die Kunststoffschmelze werden hierbei mikrozellulare Strukturen gebildet. Das macht ein Kunststoff-Bauteil nicht nur leichter, sondern hat auch funktionelle Vorteile: Die physikalisch geschäumten Formteile weisen eine verbesserte Dimensionsstabilität auf, denn das injizierte Gas sorgt dafür, dass sich das Bauteil kaum verzieht. Einfallstellen DER EINSATZ VON ORGANOBLECHEN KANN GEWICHTSEINSPARUNGEN VON BIS ZU 50 % ERZIELEN lassen sich reduzieren. Durch zusätzlichen Druck im Werkzeug wird eine schnelle Maßhaltigkeit erreicht. „Am Ende erhält man also mehr Funktion bei weniger Gewicht“, erklärt Stefan Bröring. Auf diese Weise entstand bei Pöppelmann K-Tech für einen Kunden aus der Automobilbranche unter anderem eine Batteriebox für Start- Stopp-Technik aus MuCell. Bei deren Entwicklung standen Gewichtsreduzierung und Kostensenkung ganz oben auf der Anforderungsliste. Mithilfe des Quick Checks wurden unter anderem Optimierungspotenziale in der Materialauswahl sowie im Prozess identifiziert. Durch den Wechsel von PA GF 30 auf PP GF 30, ein für MuCell geeigneter Materialtyp mit geringerer Dichte, die Reduzierung der Maschinengröße bzw. der Zuhaltekraft und einige weitere Verbesserungen wurde das Bauteilgewicht um ganze 27 % reduziert und die Kosten wurden signifikant gesenkt. Gleichzeitig zeichnet sich die Batteriebox nun durch eine Verzugsminderung und bessere Dimensionsstabilität aus. HALBZEUGE Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung des Bauteilgewichts ist der Einsatz von Organoblechen. Aus den vorgefertigten Halbzeugen, in Polymer getränkte Endlosglasfasergewebe, wird der Rohling gefertigt. Dazu werden die Organobleche zugeschnitten und direkt im Spritzgusswerkzeug umgeformt. „Die Steifigkeit und Festigkeit der Bauteile ist mit solchen aus Metall vergleichbar, nur sind sie eben deutlich leichter“, erklärt Thomas Dennhardt aus der Prozessumsetzung. Der Einsatz von Organoblechen kann Gewichtseinsparungen von bis zu 50 % erzielen. Ein weiterer Pluspunkt ist die Funktionsintegration: An die Kunststoff-Rohlinge lassen sich zusätzlich noch Funktionsteile anspritzen. Dadurch entfallen aufwendige Nachbearbeitungsschritte, denn gewünschte Bauteile können später einfach angeclipst werden – ebenfalls ein entscheidender Vorteil gegenüber Metallbauteilen. Organobleche sind bei Pöppelmann K-Tech unter anderem für die Entwicklung einer Modulträgerplatte zum Einsatz gekommen, welche die Halterungen für diverse Steuergeräte aufnimmt und im Fahrzeugkofferraum verbaut wird. Hier konnte durch den Wechsel 32 DER KONSTRUKTEUR 12/2018

04 05 04 Feuerwehrhelme: Organobleche vereinfachen die Funktionsintegration von weiteren Bauteilen, z. B. von Helmlampen 05 Physikalisches Schäumen: Durch das Einbringen von Treibmittel in die Kunststoffschmelze werden mikrozellulare Strukturen gebildet, die das Bauteil leichter machen des Materials von Aluminium zu PA6 GF30 Organoblech eine Gewichtsreduzierung von 34 % erreicht werden. Das hatte gleichzeitig eine Reduzierung der Materialkosten zur Folge. Darüber hinaus weist das neue Bauteil aus Kunststoff eine erhöhte Festigkeit und Steifigkeit auf und zeichnet sich damit durch Verzugsminimierung und bessere Dimensionseigenschaften aus. Die Modulträgerplatte, die schnell zu Serienreife gelangt ist, wird in einem vollautomatischen, reproduzierbaren, einstufigen Prozess gefertigt. Auch bei der Entwicklung eines Feuerwehrhelms brachte der Einsatz von Organoblechen entscheidende Vorteile. Organoblech-Einleger erzielten hier eine sehr hohe Festigkeit bei geringerem Gewicht. Außerdem machte die Konzeption von Pöppelmann K-Tech eine flexible Funktionsintegration von Anbauteilen möglich. So lässt sich z. B. auf Wunsch eine Helmlampe integrieren. Insgesamt sorgte der reproduzierbare, zweistufige Serienprozess auch hier nicht nur für Produkte von geringerem Gewicht, sondern konnte ebenfalls die Kosten senken. ALLE SPEZIALISTEN UNTER EINEM DACH Der Erfolg der leichten Bauteile aus Kunststoff, die quer durch unterschiedlichste Branchen eingesetzt werden, spricht für sich. Allein mit Verfahren zum physikalischen Schäumen, also MuCell und weitere Thermoplast-Schaumguss- Verfahren, wurden bei Pöppelmann K-Tech im Jahr 2017 etwa 6,27 Mio. Serienbauteile hergestellt. „Unser Vorteil ist, dass wir für solche Entwicklungen alle notwendigen Kunststoffspezialisten unter einem Dach vereinen. Indem wir alle projektrelevanten Aspekte systematisch durchleuchten und dann in detailliert abgestimmten Prozessen zur Serienproduktion gelangen, können wir unseren Kunden schnelle Lösungen mit echten Mehrwerten bieten – mit uns wird eben wirklich alles leichter“, unterstreicht Thomas Dennhardt abschließend. Bilder: Poeppelmann GmbH & Co. KG www.poeppelmann.com/de/k-tech DER KONSTRUKTEUR 12/2018 33 Rotor-Clip.indd 1 19.11.2018 08:41:13

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