Füllprozess im Formteilautomaten

Voller Durchblick im Partikelschaum

Ein transparentes Versuchswerkzeug aus Acrylglas ermöglicht der Neue Materialien Bayreuth (NMB) einen Einblick in den Füllprozess von Partikelschäumen. Die Füllung der Form entscheidet über die Qualität des Formteils. Außerdem sind die Einblicke in das Werkzeug der Ausgangspunkt für Füllsimulationen.

Seitlicher Blick auf das aufgefahrene transparente Versuchswerkzeug. © NMB

Partikelschäume sind im Alltag und in vielen Anwendungen, vor allem im Automobil und in nachhaltigen Verpackungslösungen, nicht mehr wegzudenken. So weit verbreitet dieser Werkstoff auch ist, so undurchschaubar ist jedoch der Vorgang beim Füllen des Werkzeugs mit Schaumpartikeln im Formteilautomaten. Daher lassen sich bislang kaum fundierte Aussagen über den Zusammenhang zwischen Füllprozess und resultierender Bauteilqualität machen. Um genau hierzu neue Erkenntnisse gewinnen zu können, hat NMB ein transparentes Versuchswerkzeug anfertigen lassen, das T. Michel Formenbau umgesetzt hat.

Es handelt sich um ein Monoblockwerkzeug mit den Abmessungen 675 mal 600 mal 600 Millimeter, das ebenso wie die Aufspannplatte überwiegend aus Aluminium gefertigt ist. Das Gehäuse besteht aus transparentem Acrylglas und ermöglicht den Einblick in das Innere der Kavität. Sie umfasst eine Breite von 300 und eine Höhe von 200 Millimeter. Die Tiefe lässt sich stufenweise in den Maßen 5, 10, 20, 40 und 60 Millimeter variieren. Aufgrund der Tauchkante von 60 Millimeter ist auch ein Crack-Spalt von bis zu 60 Millimeter realisierbar. Die Füll-Injektoren können neun unterschiedliche Positionen einnehmen.

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Füllprozess im Detail analysierbar

Drei aktive Füll-Injektoren sind jeweils in der Mitte, in der rechten oberen sowie in der linken unteren Ecke angebracht. In den beiden übrigen Ecken sind ebenfalls Injektoren möglich – hier durch Blindstopfen besetzt. Das Werkzeug ist von beiden Seiten befüllbar. Es ist möglich, neben den horizontalen Füll-Positionen auch vertikale Füller zu integrieren. Diese sind sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite positioniert. Diese Vielfalt an Positionen der Füll-Injektoren schafft die Voraussetzung, um eine hohe Varietät an Füllmöglichkeiten untersuchen zu können.

Ein weiteres wichtiges Merkmal dieses Werkzeugs ist, dass es sowohl unter Druckluft als auch unter Wasserzufuhr gefüllt werden kann; letzteres ist vor allem für die Befüllung mit Materialien mit einem hohen Reibkoeffizient nötig.

Zur optischen Auswertung des ablaufenden Füllprozesses ist außerhalb des Formteilautomaten eine hochauflösende High-Speed-Kamera angebracht. Die mit einer Geschwindigkeit von etwa 250 frames per second erzeugten Schwarz-Weiß-Aufnahmen zeigen das Verhalten jeder einzelnen Schaumperle beim Füllprozess. Das Versuchswerkzeug eröffnet der NMB neue Möglichkeiten, um das Füllverhalten unterschiedlichster Partikelschaumperlen zu charakterisieren.

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