Spritzguss Automobil

Dicht und grün

Spritzgießen und Dichtungsschäumen Hand in Hand
Die Luftansaugung wird mit einem mintgrünen, sehr reißfesten Schaum abgedichtet.
Dank der Verbindung zweier Produktionsverfahren, dem Spritzgießen von mehreren Varianten von Gehäuseteilen von Luftführungssystemen für den Einsatz in Pkw und dem Einbringen von Dichtungen, wurden effiziente Abläufe ermöglicht.

Auf der Suche nach einer Möglichkeit, die Komponenten einer Frischluftansaugung mit integrierter Wassertrennung für zwei Fahrzeugklassen eines Automobilherstellers sofort nach ihrer Herstellung effizient abzudichten suchten die BBP Baier Kunststoffwerke. Es ging um das Abstimmen des Spritzgießens und des Dichtungsschäumen, aber auch um den optimalen Schutz der Bauteile über die gesamte Laufzeit der Fahrzeuge hinweg. Neben einer effizienten Frischluftzuführung war eine leistungsfähige Wassertrennung notwendig. Eine wichtige Rolle spielte dabei der Wasserkasten: Er hat die Aufgabe, das von der Frontscheibe ablaufende Wasser zu sammeln und durch die vorderen Radkästen ins Freie abzuleiten. Somit gelangt keine Feuchtigkeit in den Motorraum.

Rund 2000 Bauteile in elf Varianten durchlaufen die Anlage täglich. Als Dichtung ist ein spezielles Polyurethan-System von Rampf Giessharze im Einsatz. Der zweikomponentige Dichtungsschaum Raku-Pur 32-3250 ist mintgrün und wird von einer Niederdruck-Misch- und Dosieranlage direkt auf das Bauteil aufgetragen. Diese Bauteile erhalten zur besseren Haftung zuvor eine Plasmabehandlung. Die insgesamt in der Anlage laufenden 180 Bauteiltaufnahmen hat das Unternehmen Schorr aus dem Werkzeug-Blockmaterial Raku-Tool WB-1600 hergestellt. Um Bedienfehler auszuschließen, waren möglichst viele Bauteile auf einem Werkstückträger unterzubringen. Die gute Fräsbarkeit und die hohe Abriebfestigkeit des Blockmaterials bei geringem Gewicht ermöglicht den einfachen Wechsel der Werkstückträger.

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In diese Komplettlösung von Rampf investierte die BBP etwa 500.000 Euro – und erreichte damit nach eigenen Angaben Kosteneinsparungen bis 20 Prozent. Aufgrund unterschiedlicher Zykluszeiten im Spritzgießen und der räumlichen Trennung der Spritzgießmaschinen wurde beim Design der Anlage die Idee der Verkettung aufgeben und eine unabhängig betriebene Schäumanlage entwickelt. Diese Lösung hat den Vorteil, dass der Dosierprozess – ohne Beeinträchtigung durch die länger dauernden Spritzgießzyklen – immer mit hoher Effizienz ablaufen kann.

Das Schaumsystem, das als Raupe direkt in die Nut des Wasserkastens aufgetragen wird, vernetzt bei Raumtemperatur, haftet optimal auf der Oberfläche und ist bereits nach zehn Minuten klebfrei, kann also schnell verpackt werden. Das Material überzeugt aber auch durch hohe mechanische Festigkeit und eignet sich daher besonders gut für FIPFG-Anwendungen (formed-in-place-foam gasket) im Automobilbereich. Der thixotrope Werkstoff wird seit Jahren in E-Boxen, Türmontageträgern eingesetzt. Im Rahmen des Projekts hat Rampf Giessharze die Serienfreigabe für alle Fahrzeugtypen des Automobilbauers erhalten.

Insgesamt überzeugt das Abdichtverhalten aus mehreren Gründen: Den Scherkräften, die beim Einbau der Wasserscheide auftreten können, wirkt die hohe Reißfestigkeit der Dichtung entgegen. Daneben verfügt das System über eine stabile, geschlossene Integralhaut. Letztere gewährleistet eine geringe Wasseraufnahme sowie hohe Chemikalienbeständigkeit. Bereits bei geringer Verpressung der Dichtungshöhe hält sie dicht. Daneben weist der Schaum einen niedrigen Druckverformungsrest auf. Die Dauertemperaturbeständigkeit liegt zwischen -40 und 90 Grad Celsius, kurzfristig 140 Grad Celsius.

Die beiden Komponenten der Dichtung werden in eine individuell entwickelten Niederdruck-Misch- und -Dosieranlage verarbeitet. Die Anlage besteht aus je einem Plasma- und Schäumroboter sowie einem Umlaufstauband mit Parallelstrecke. Ein Identifikationssystem erkennt die Werkstückträger automatisch.

Der Bediener legt die Bauteile mit den Werkstückträgern lediglich auf das Transportband auf und entnimmt das verpackungsfähige Bauteil. Dazwischen bewegt der Kuka-Roboter den Mischkopf über das Bauteil. Die Anlagensteuerung basiert auf einer Siemens SPS, die per Profi-Bus mit den beiden Robotern kommuniziert und eine störungsfreie Produktion sicherstellt. Auch hier haben die Entwickler auf eine bedienfreundliche, grafisch unterstützte Oberfläche geachtet.

In diesem Projekt werden die Vorteile deutlich, wenn unterschiedliche Leistungen aus einer Hand kommen: Anlagenentwurf und -bau, die Lieferung angepasster Materialien für das Dichtungsschäumen sowie der Werkstoffe für die Werkstückträger samt entsprechender Erfahrungen aus dem täglichen Praxisbetrieb müssen nicht extern abgestimmt werden, hier sind nur kurze Wege zur Realisierung zu beschreiten.

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