Composite Thermoformanlage

Composites thermoformen – hohe Automatisierung für mehr Qualität

Schnell und schonend dank innovativer und flexibler Beheizung
Das Automatisierungskonzept setzt auf kure Zyklen und flexible Einsatzmöglichkeiten.
Hohe Ansprüche hat das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK) an die hier eingesetzten Maschinen und Anlagen. Das gilt auch für eine neue Anlage für Entwicklungsarbeiten an Faserverbundwerkstoffen.

Vor allem das Erreichen reproduzierbarer Ergebnisse bei einem flexiblen Einsatz unterschiedlicher Faserverbundwerkstoffe war die Forderung an den Pressenbauer Rucks Maschinenbau. Er lieferte eine Composite Thermoformanlage Typ KV 287. Herzstück der auf dieses Ziel hin optimierten Anlage ist eine Oberkolben-Säulenpresse mit einer Presskraft von 2000 Kilonewton. Abhängig von den Eigenschaften des Composites sieht das Anlagenkonzept ein Aufheizen des Materials in der Presse oder in einer dahinter stehenden Vorheizstation vor.

Die Vorheizstation erreicht Temperaturen bis 300 °C und kommt bei Faserverbundwerkstoffen bis 10 Millimeter Dicke zum Einsatz. Durch Verwendung von Heizplatten mit vier Heizzonen und einer Regeltoleranz von ±1 Kelvin wird ein homogenes Aufheizen der Prepregs erreicht. Dies ist für die Qualität der Produkte von hoher Bedeutung. Der Abstand der Heizplatten zueinander kann variabel an die Werkstückdicke angepasst werden. Entscheidender Vorteil dieser Heizungsart gegenüber Infrarotheizstrahlern ist die gleichmäßige Durchwärmung bis in die Mitte des Materials ohne dabei die äußeren Schichten einer zu starken thermischen Belastung auszusetzen. So können beispielsweise Naturfasern beim Aufheizen mit Infrarot regelrecht verbrennen. Teflonfolie, die in einer speziellen Vorrichtung über die Heizplatten gespannt ist, verhindert ein Ankleben des Prepregs.

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Für den automatischen Materialtransport von der Vorheizstation in den Pressraum sorgt ein pneumatisch angetriebenes Linearsystem mit U-förmigem Transportrahmen. Eine pneumatische Schwenkspannereinrichtung im Transportrahmen gewährleistet die sichere Fixierung des Materials. Um ein zu starkes Abkühlen des Prepregs nach dem Aufheizen zu verhindern, wurden sämtliche horizontalen und vertikalen Bewegungen auf Geschwindigkeit hin optimiert. Mit dem höhenverstellbaren Transportrahmen kann flexibel auf unterschiedliche Werkzeughöhen in der Presse reagiert werden.

Die Formgebung findet in der Presse statt. Der extra große Presskraftbereich von 10 bis 2000 Kilonewton ermöglicht ein exakt auf die unterschiedlichen Eigenschaften der Prepregs ausgelegtes Umformen.

Bei der Herstellung von Plattenmaterial ist das Vorheizen direkt in der Presse möglich. Die dazu installierten Heizplatten haben ebenfalls vier Heizzonen und eine Regeltoleranz von ±1 Kelvin. Die obere Heizplatte ist vertikal beweglich abgehängt. So ist es möglich, in einer Kontaktstellung die obere Heizplatte zunächst nur mit Ihrem Eigengewicht auf das Material abzulegen. Der Vorteil liegt in der materialschonenden Temperierung des Prepregs und in einem zeit- und energieeffizienten Prozessablauf, da sich der Pressprozess ohne Zwischenschritt direkt an den Aufheizvorgang anschließt. Aufheizraten von bis zu 15 Kelvin pro Minute und eine zusätzlich integrierte Heizplattenkühlung mit einer mittleren Kühlrate von bis zu 60 Kelvin pro Minute sorgen für kurze Zykluszeiten. Eine voll aus dem Pressraum herausfahrbare untere Heizplatte ermöglicht einen ergonomischen Werkzeugwechsel und Materialentnahme nach dem Umformprozess.

Gesteuert wird die Maschine über die Ruxx Logic HP. Mit grafisch orientierter Bedienoberfläche, Touchscreen-Eingabe, Online-Sprachumschaltung und Internetkommunikation erfüllt es die Kundenanforderungen nach einem modernen und benutzerfreundlichen Bedienkonzept. Basis der Bedien- und Steuerungseinheit ist ein 15 Zoll großes Infrarot Farb-Panel mit Profibus- und Ethernet-Schnittstelle. Verbundsicherheitsglas macht das Panel besonders robust und der Infrarot Touch ermöglicht die Bedienung mit Handschuhen. Die Maschinenfunktionen können in übersichtlichen Fenstern auf einem Blick erkannt und geändert werden. Diese Darstellung ist besonders bei parallelen Maschinenabläufen von Vorteil. Die entsprechenden Parameterbilder können intuitiv aus der Ablaufprogrammierung angewählt und die betreffenden Daten eingegeben werden. Das Datenerfassungssystem Rudas zeichnet alle relevanten Prozessparameter auf, die Daten lassen sich beliebig auslesen und auswerten.

Solider Maschinenbau und innovative Steuerungstechnik sowie praxisgerechte Detaillösungen machen die universelle Einsatzbarkeit der Anlage für die Kleinsereinproduktion und Serienfertigung gleichermaßen aus.

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