Projekte Thermoformen

Von der Platte zum Produkt

Thermoformen als wissenschaftliche Aufgabe
In-Mould-Graining-Werkzeug und Bauteil.
Eigentlich ist das Verfahren vergleichsweise simpel: Eine Kunststoffplatte wird erwärmt und, da nun verformbar, über eine Kontur gezogen, bis sie vollflächig aufliegt. Trotz der Einfachheit bietet es eine Fülle von Ansätzen zur Qualitäts- und Kostenoptimierung.

Seit Jahren aktiv in diesem Umfeld ist das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der Rheinisch Westfälischen Hochschule in Aachen. Neben der Analyse und Weiterentwicklung bestehender Verfahren werden durch neue Verfahrensvarianten zusätzliche Anwendungsgebiete erschlossen.

Thermoforming ist kein so verbreitetes Verfahren wie das Spritzgießen oder Extrudieren. Trotzdem sind die Tätigkeitsfelder breiter gestreut, als es das Thema zunächst vermuten lässt.

  • von polyolefinen Mehrschichtverbunden.
  • von Vorformlingen zum Hinterspritzen (RIM).
  • des Einflusses der Stempelgeometrie, des Stempelmaterials und der Stempelbewegung auf die Wanddickenverteilung.
  • der Narbgebung beim Thermoformen von Trilaminat.

Um Lackierprozesse einzusparen oder Abzeichnungen von Fasern verstärkter Bauteile zu verhindern, werden Oberflächenfolien eingesetzt, die zur Vermeidung von zu hohen Umformgraden vorgeformt werden. Am IKV wurde hierzu eine durchgängige Werkzeugkette für das Thermoformen und anschließende Hinterspritzen (RIM) entwickelt. Die Untersuchungen zeigen, dass leichte Schreckmarken infolge des Thermoformens nach dem Hinterspritzen auf ein Minimum reduziert werden können.

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Praxisnahes Arbeiten des Instituts erlaubt den direkten Einstieg in Industrieprojekte um Weiterentwicklungen zu unterstützen, Fragestellungen zu beantworten und Optimierungen anzugehen. So werden beispielsweise Versuche mit institutseigenen Maschinen und entsprechender Messtechnik durchgeführt. Dabei wird unter anderem die Thermoformbarkeit neuer Materialtypen geprüft und bewertet. Die Messung der Wanddickenverteilung thermogeformter Bauteile kann auch als separate Dienstleistung genutzt werden. Solche Dokumentationen können dazu dienen die theoretischen Vorarbeiten – die das Institut ebenfalls übernehmen kann – wie die Berechnung von Aufheizung und Abkühlung von Thermoformfolien mit den realen Ergebnissen abzugleichen.
Entsprechend der industrienahen Tätigkeit gehen die Projekte bis in die Realisierung. So werden auch Prototypen für Verpackungen technischer Teile produziert.

Um verwertbare Ergebnisse zu erhalten, sind mitunter umfangreiche Versuchsreihen erforderlich. Dazu stehen mehrere Anlagen der Hersteller Kiefel und Illig mit Spannrahmenmaßen von 100 × 100 Millimeter bis 350 × 500 Millimeter zur Verfügung. Sie erlauben das Positiv-Verfahren mit Vakuum, das Negativ-Verfahren mit Vakuum und Druckluft und Stempelvorstreckung sowie das Negativ-Verfahren zur Becherformung mit Druckluft anzuwenden. Diese Maschinen und Verfahren decken den weitaus größten Teil der industriellen Anforderungen ab und sind „State-of-the-Art“.

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