Thermoplastische Strukturen im Fokus der China Composites Expo-Präsenz von Engel

Ein Engel-Sprecher sagte gegenüber Plastics Technology dass der österreichische Anbieter von Spritzguss- und Automatisierungstechnik am Stand China Composites Expo (2. bis 4. September) bereits eingeführte Technologien anhand von Bauteilen und Videopräsentationen mit Schwerpunkt auf thermoplastischen Strukturen präsentiert.

Engel stellt fest, dass organomelt bereits in Großserienaufträgen eingesetzt wurde, darunter die vollautomatische Produktion von Frontend-Trägern für Daimler, und es stößt in Asien, einem wichtigen Zentrum der Automobilherstellung weltweit, auf wachsendes Interesse. Markus Fuchs, Director Business Unit Automotive Asia, sagte, dass das Interesse von OEMs und Tier-One-Zulieferern an Anwendungen wie Sitzschalen, Konsolen und inneren Strukturkomponenten kommt.

Beim Organomelt-Verfahren werden thermoplastische Faserverbund-Prepregs auf Basis von thermoplastischen Geweben und unidirektionalen (UD) glas- oder kohlefaserverstärkten Tapes in speziell entwickelten Infrarotöfen erhitzt. Dieses Verbundbauteil wird dann von einem Roboter in das Spritzgusswerkzeug eingelegt, wo es in einem Schritt geformt und funktionalisiert wird. Durch den Einsatz von Spritzguss können Verstärkungsrippen oder Montageelemente direkt umspritzt werden, so Engel. Da die Struktur vollständig aus thermoplastischen Kunststoffen besteht, schließen die Entsorgungsoptionen das Recycling nicht aus.

Die Fertigungszellen von Engel integrieren alle Verarbeitungsschritte für Verbundbauteile, angefangen bei einzelnen Tapes bis hin zur „Funktionalisierung“ im Spritzguss.

Laut Engel wird das Verfahren ständig weiterentwickelt und untersucht derzeit die Kombination mehrerer unterschiedlicher Prepregs – thermoplastische Gewebe unterschiedlicher Dicke oder UD-Tapes – in einem einzigen Bauteil, um Bereiche mit unterschiedlicher Steifigkeit je nach mechanischer Belastung zu erzeugen sie werden im Feld sehen.

Um dies auf der Expo zu demonstrieren, zeigt Engel eine gemeinsam mit dem Automobilzulieferer Brose entwickelte Türstruktur. Bei dieser Anwendung werden drei thermoplastische Gewebe mit Dicken zwischen 0,6 und 2,5 mm verarbeitet. Die unterschiedlichen Belastungen der einzelnen Bauteilbereiche sind für ihre Rolle im Bauteil optimiert, sodass die Türstruktur um den Fensterrahmen herum steifer ist als beispielsweise an der Türinnenseite.

Auf der eher traditionellen Duroplastseite zeigt Engel, wie sich die Produktionseffizienz auch bei altbewährten Technologien noch verbessern lässt. Zu sehen ist die Rücksitzverkleidung des Audi A8, die eine komplexe Kohlefaserstruktur und lokale Verstärkungen aufweist. Die Serienfertigung erfolgt bei einem Zulieferer aus Deutschland auf einer Engel v-duo 1700 Maschine im vollautomatischen HP-RTM (Resin Transfer Moulding) Verfahren.

Early U.S. Adopter

Der Sprecher sagte, dass derzeit mehrere Organomelt-Anwendungen in großem Umfang laufen und weitere Projekte in der Evaluierung sind. Das allererste Großserienprojekt wurde in Tennessee gestartet, um Front-End-Träger mit integrierten Luftkanälen zu entwickeln.

Die auf der Composites Europe 2018 vorgestellte vollautomatisierte Großfertigungszelle besteht aus einer duo 1700 Spritzgießmaschine mit 1900 Tonnen Schließkraft; drei easix-Knickarmroboter zum Handling von Metalleinlegern und Organoblech; ein Viper 90 Linearroboter für die Fertigteilmanipulation; und einem IR-Ofen der Baugröße 5 zur Herstellung von zwei Halbschalen im gleichen Werkzeug in einem One-Shot-Verfahren. Organische Platten vom Typ Tepex Dynalite von Bond Laminates werden mit Glas verwendet, das in eine Polypropylenmatrix geladen ist. Zum Umspritzen wird auch glasfaserverstärktes Polypropylen verwendet.

Die von Engel entwickelte Tapelegeeinheit kann maßgeschneiderte Prepregs für ihren Organomelt-Prozess in einer Minute Taktzeit liefern.