Polyamid

Umspritzung von Steckverbinder und Konfektionierung in einem Schritt

Hohe Dichtheit ohne zusätzliche Silikonringe mit faserverstärktem Polyamid. Steckverbinder müssen im Automobilbau hohen Belastungen gewachsen sein: Weder wechselnde Temperaturen und Witterungseinflüsse noch während der Fahrt auftretende Vibrationen dürfen die Zuverlässigkeit beeinflussen. Besonders wenn sie am Fahrzeugunterboden eingesetzt werden müssen die Steckverbinder den Schutzklassevorgaben der DIN EN 60529 entsprechen.

Damit sich das Kabel im Werkzeug nicht bewegen kann, wurden zusätzliche Halte- und Fixierelemente eingebracht. Diese werden punktgenau im Spritzvorgang automatisch zurückgezogen, damit die Dichtigkeit des Bauteils gewährleistet wird. © Adobestock)

Typischerweise wird der Steckverbinder separat gefertigt und in einem separaten Schritt an das Kabel konfektioniert, wodurch sich die Gefahr von Undichtigkeiten ergibt. Aus diesem Grund hat die Hans Geiger Formenbau auf Kundenanfrage sein Verfahren zur Kabelumspritzung umgestellt: Mit dem nun verwendeten Werkzeug werden das Kabel und die Stecker-Innengeometrie in einem Arbeitsschritt mit glasfaserverstärktem Polyamid umspritzt, sodass Dichtelemente wie Silikonringe nicht mehr benötigt werden.

„Vor allem die Dichtungen, die das Eindringen von Staub und Partikeln an der Schnittstelle zwischen Stecker und Kabel verhindern, sind bei der Herstellung von Steckverbindern eine große Herausforderung“, erklärt Eva Söhnlein, Prokuristin bei Geiger. „Um die jeweils notwendigen Schutzklassen gemäß DIN EN 60529 realisieren zu können, waren bisher meistens zusätzliche Dichtungen nötig. Zum einen dauert der Produktionsprozess dadurch länger, zum anderen sind die Materialkosten verhältnismäßig hoch.“ Genutzt wird heute daher ein Verfahren, das es ermöglichte, Umspritzung und Konfektionierung des Kabels an den Steckverbinder in einem Prozessschritt zusammenzuführen.

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Kabelfixierung beim Umspritzen
Für Probleme sorgten bisher vor allem die Kabel. Die Umspritzung geschieht typischerweise mit hohem Druck. Da die Kabel jedoch in den meisten Fällen leicht und verformbar sind, bieten sie nur wenig Widerstand und verschieben sich während der Verarbeitung. In der Folge wird das Kabel nicht normgerecht umspritzt, sodass mit erheblichen Qualitätseinbußen oder Ausschuss zu rechnen ist. In der Werkzeugentwicklungsphase wurde das in mehreren Punkten berücksichtigt. Unter anderem mussten der optimale Anspritzpunkt und die Kavitätenfüllung so ausgelegt werden, dass die Kabel nur minimalem Druck ausgesetzt sind. Damit sich das Kabel im Werkzeug nicht bewegen kann, wurden zusätzliche Halte- und Fixierelemente eingebracht. Diese werden punktgenau im Spritzvorgang automatisch zurückgezogen, damit die Dichtigkeit des Bauteils gewährleistet ist. Die Abdichtung während des Herstellprozesses spielt eine große Rolle: Sowohl die Einlegestelle des Kabels als auch die Kavität müssen hohe Dichtheit aufweisen.

Steckverbinder müssen im Automobilbau sehr großen Belastungen gewachsen sein: Weder wechselnde Temperaturen und Witterungseinflüsse noch während der Fahrt auftretende Vibrationen dürfen die Zuverlässigkeit negativ beeinflussen. © Adobestock)

Der Produktionsprozess ist halbautomatisch angelegt – ein Werker legt die Kabel manuell ein. Deshalb musste das Werkzeugkonzept besonders bedienerfreundlich konstruiert werden, lehnt sich in der Anwendung jedoch an gewöhnliche Drehtellermaschinen an. Dabei werden zwei Werkzeugauswerferseiten im Wechsel mit den Kabeln bestückt. Anschließend folgt die Umspritzung. Zur Prozessüberwachung sind in jeder Kavität Innendrucksensoren installiert. „Eine Besonderheit bei unserer Lösung ist der Aushebemechanismus. Die fertigen Teile werden aus der Werkzeughälfte geschoben, so dass der Bediener direkt neue Teile einlegen kann“, erklärt Eva Söhnlein.

Wärmedämmplatten gegen Verletzungen
Die durchschnittliche Werkzeugtemperatur beträgt beim Umspritzungsprozess 80 Grad Celsius. Sie kann aber kurzfristig auf 280 Grad Celsius steigen. Deshalb wurden im Bedienbereich des Werkzeugs spezielle Wärmedämmplatten verbaut. Damit werden Verbrennungen beim Einlegen oder Entnehmen der Teile verhindert. Zusätzlich wurden die Aushebemechanismen so konstruiert, dass die Mitarbeiter das Werkzeug nicht berühren müssen.

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