Zulieferer

Leichte Leere

Bauteile ohne Abstriche an die Qualität immer leichter zu fertigen, gehört zu den großen Aufgaben der Zukunft. Auch Zulieferer von Kunststoffteilen wie Pöppelmann stellen sich dieser Herausforderung. Durch Einsatz der Spritzgieß- Verfahrensvariante MuCell kann das Unternehmen komplexe Bauteile realisieren, die gegenüber konventionell hergestellten Spritzguss-Lösung etwa zehn Prozent leichter ausfallen.

Mit MuCell lassen sich Kunststoff-Bauteile mit anspruchsvollen Geometrien und reduziertem Teilegewicht wirtschaftlich produzieren.

Die Herstellung geschäumter Spritzguss-Bauteile mit Hilfe des MuCell-Verfahrens hat sich in der Kunststofftechnik inzwischen behauptet. Das hat seine guten Gründe. Die Methode ermöglicht gegenüber konventionell gefertigten Spritzgussteilen – und in Abhängigkeit vom Werkstoff – eine Gewichtsreduktion von bis zu zehn Prozent. Und nicht nur das. MuCell-Bauteile weisen auch bessere Formteile-Eigenschaften auf, wobei hier vor allem die Minimierung von Verzug und Einfallstellen zu nennen ist. Nicht zuletzt punktet das Verfahren noch beim Herstellungsprozess: Kürzere Abkühlzeit und reduzierte Schließkräfte fallen hier – je nach Bauteilegeometrie – besonders ins Gewicht. Daraus ergeben sich sowohl Vorteile bei der Auslegung der Formwerkzeuge als auch kürzere Zykluszeiten. Unterm Strich bedeutet das: Dami lassen sich Kunststoff-Bauteile mit anspruchsvollen Geometrien und reduziertem Teilegewicht wirtschaftlich produzieren.

Ein Kunststoffverarbeiter, der dieses Verfahren seit einiger Zeit einsetzt, ist Pöppelmann in Lohne. Das Unternehmen reagiert mit dieser Technologie unter anderem auf neue Bauteile-Anforderungen aus dem Automobilbau. Die Ansprüche der Kunden sind hier recht klar definiert. Sie wünschen sich mehr Funktionalität bei gleichzeitig weniger Gewicht und – ganz wichtig – geringere Kosten. „Dabei zählt für die Automobilbauer heute jedes Gramm“, berichtet Dirk Stubbe vom Geschäftsbereich K-Tech von Pöppelmann.

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Das Unternehmen hat in den vergangenen Jahren viel investiert in die neue Technik und erntet nun die Früchte für sein Engagement. Pöppelmann setzt das Verfahren heute erfolgreich ein – derzeit insbesondere für die Herstellung von Bauteilen für den Fahrzeugbau und für den Bereich der erneuerbaren Energien. Für einen namhaften Automobilbauer realisierte es jüngst beispielsweise zwei Großserienteile: Einen Halter mit Expander für ein sicherheitsrelevantes Steuerungsgerät und eine Batteriebox. Beide Bauteile enthalten eine Vielzahl von Funktionen und sind trotz ihrer Leichtigkeit und Dünnwandigkeit sehr belastbar. „Im Vergleich zum konventionellen Spritzguss konnte das Bauteilegewicht um etwa zehn Prozent gesenkt werden. Außerdem ließ sich die Dimensionsstabilität der Komponenten deutlich verbessern“, erläutert Dirk Stubbe. Ein weiteres Serienbauteil realisierte Pöppelmann für einen Hersteller von Steuer- und Regelanlagen für die Solartechnik. Hierbei handelt es sich um eine Luftführung für einen modernen Photovoltaik-Wechselrichter.

Wer ein mit dem MuCell-Verfahren hergestelltes Kunststoffteil zum ersten Mal in die Hand nimmt, wundert sich zunächst über dessen geringes Gewicht. Selbst Flächenbauteile mit stattlichen Abmessungen überraschen mitunter durch ihre Leichtigkeit. Das liegt daran, dass ein MuCell-Bauteil nicht massiv ist, sondern viel „Leere“ enthält. Denn MuCell ist ein physikalisches Verfahren zum Schäumen von Thermoplasten. Dabei wird während des Spritzguss-Prozesses Gas – meist Stickstoff oder Kohlenstoff – direkt in die Kunststoffschmelze geführt. Das löst im Bauteil die Bildung mikrozellulärer Strukturen mit Zellgrößen unter 100 µm aus. Das Charmante daran: Die gebildeten Zellen haben eine gleichförmige Zellgröße und verteilen sich gleichmäßig.

Was aber macht gerade dieses physikalische Schäumverfahren ohne chemische Treibmittel so erfolgreich? „Es verbindet konstruktive und wirtschaftliche Zielsetzungen wie sonst kein anderes Verfahren. Im Vergleich zum konventionellen Spritzguss erzielt man mit MuCell eine höhere Dimensionsstabilität bei gleichzeitiger Eliminierung möglicher Einfallstellen“, sagt Dirk Stubbe. Weiterhin können Bauteile mit heterogenen oder dünnen Wandstärken – sofern sie prozessspezifisch konstruiert sind – effizienter hergestellt werden. Doch das eigentliche Plus ist die Gewichtsreduzierung im Bauteil, die – wie schon erwähnt – bei durchschnittlich zehn Prozent liegt.

Das MuCell-Verfahren beruht letztlich auf Entwicklungen des Massachusetts Institute of Technology (MIT), Boston, und wird von der US-amerikanischen Trexel Inc. als lizenzpflichtige Technik angeboten. Für die Zuführung des Gases und seine homogene Verteilung in der Kunststoffschmelze muss eine Spritzgießmaschine besonders ausgerüstet werden – etwa mit Gasinjektoren und einer speziellen Steuerung. Grundsätzlich lassen sich alle Thermoplaste im MuCell-Verfahren verarbeiten. Die Auswirkungen auf den Fertigungsprozess sind zudem signifikant. „Über die geringere erforderliche Nachdruckzeit lässt sich eine reduzierte Fertigungszeit realisieren. Außerdem wird Material eingespart“, berichtet Dirk Stubbe. Nicht zuletzt kann auf kleineren Maschinengrößen produziert werden.

Vor allem weil Kunststoffverarbeiter Pöppelmann die Bauteile-Entwicklung und die Serienfertigung aus einer Hand anbietet, kann das Unternehmen den Kunden auf der Grundlage von MuCell einige Vorteile weitergeben. Und da man inzwischen eine ganze Reihe von Zulieferteilen mit diesem Verfahren produziert hat, liegen in Lohne auch ausreichend Erfahrungen über die Grenzen dieser Spritzgieß-Variante vor. „Wir wissen genau, welche Werkstoffe sich dafür besonders gut eignen und welche nicht, und welche Anforderungen daraus an den Werkzeugbau entstehen. Nicht jeder Artikel eignet sich für MuCell. Wichtig ist aber die richtige Bewertung gemäß Bauteile-Anforderung und -konstruktion“, sagt Dirk Stubbe abschließend. Michael Stöcker

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