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Ortsgeschäumte PUR-Dichtungen machen flexibel

Leichtbau vorangetriebenSchäumformen – neue Möglichkeiten ausloten

BMBF-Leuchtturmprojekt Relei

Die Produktion leichter, jedoch sehr belastbarer Bauteile mit Hilfe des Spritzgieß-Schäumformens stand im Mittelpunkt einer Präsentation während der JEC. Erstmals zeigte das ILK das Schäumformen an einer komplexen Geometrie.

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Ortsgeschäumte PUR-Dichtungen machen flexibelDicht und passt

Baugruppen effizient abzudichten erfordert umfassendes Wissen über verschiedene Prozesstechniken sowie Konstruktions- und Montage-Know-how. Eine Fülle von Einflussfaktoren bestimmt die Auswahl des Dichtungssystems. Eine – im wahren Wortsinn – flexible und vielfältig einsetzbare Lösung können ortgeschäumte PUR-Dichtungen bieten. Zudem können sie gleichzeitig Anforderungen neben dem Dichten erfüllen.

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ortgeschäumte PUR-Dichtungen

Effizienz und Wirtschaftlichkeit in der Produktion definieren Entwickler und Konstrukteure bereits in einer sehr frühen Projektphase über die Funktion von Bauteilen und Baugruppen. Besonders deutlich wird das an Dichtungslösungen, die mit hoher Prozesssicherheit, reproduzierbarer Qualität und Toleranz und nicht zuletzt hoher Gestaltungsfreiheit realisiert werden müssen. Das sollen im FIPFG-Verfahren (formed in-place foam gaskets) erzeugte PUR-Dichtungen leisten, die Pöppelmann in seinem Bereich K-Tech für Kunden realisiert. Diese Sparte produziert technische Spritzgussteile unter anderem für die Branchen Maschinen- und Apparatebau, Elektroindustrie sowie die Automobilindustrie.

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Eine der Kompetenzen liegt, neben der individuellen Beratung, der schnellen Entwicklung, dem hauseigenen Werkzeugbau und der Serienproduktion, in vielen Detaillösungen. Dazu gehört das Thema Dichtungen. „Traditionell werden statische Lösungen montiert oder Dichtungen im 2K-Spritzguss angebracht“, erläutert Dirk Stubbe, Projektleiter bei Pöppelmann. „Ortsgeschäumte PUR-Dichtungen können eine wirtschaftliche Alternative zu diesen Verfahren sei.“ Das Verfahren ist nicht mehr neu. Trotzdem nutzen Konstrukteure es noch zu wenig – und vergeben damit Effizienzvorteile.

Nahtlose Übergänge und hohe Dichtigkeit

Die direkt im Bauteil aufgeschäumten Dichtungen bringt ein CNC- Dosierkopf präzise an der am Kunststoffteil vorgesehenen Nut auf. In der Mischkammer des Dosierkopfes treffen die zwei Komponenten Polyol und Isocyanat aufeinander. Das im Polyol enthaltene Wasser reagiert mit dem Isocyanat unter Abspaltung von CO2, welches zusammen mit der physikalisch eingebrachten Luft den späteren Schaum bildet. Aufgrund der automatischen Steuerung des Verfahrens lässt sich der Schäumprozess jederzeit reproduzieren. Da der Schaum an der Kopplungsstelle ineinander wächst, entsteht im Gegensatz zu eingelegten Schnurdichtungen keine Nahtstelle – eine optimale Abdichtung ist somit gewährleistet.

Härtegrad, Höhe und Breite der Schaumdichtung sind individuell einstellbar und lassen sich an die jeweilige Anwendung anpassen. Für ortsgeschäumte PUR-Dichtungen sind grundsätzlich zwei Anwendungsbereiche üblich. Einerseits können sie klassische Dichtungsaufgaben übernehmen, also vor Schmutz, Ölen und Fetten, Chemikalien sowie Wasser schützen. Andererseits verringern sie aber auch Vibrationen, Lärm und Schwingungen. Letzteres spielt vor allem in der Automobilindustrie eine Rolle, weil die Fahrzeugakustik erheblich zum Fahrkomfort beiträgt. Aber auch in der Elektrotechnik und im Maschinen- und Apparatebau müssen Konstrukteure die Noise Vibration Harshness (NVH) berücksichtigen – entsprechend sind PUR-Dichtungen auch hier zum Einsatz.

Effizient, produktiv und flexibel

Die Vorteile dieses Verfahrens sind zahlreich. Zum einen ist es bei richtiger Auslegung sehr effizient, die Ausschussraten sind niedrig und es gibt keine Stanz- oder Verschnittverluste. Zum anderen ermöglicht der automatische Prozess hohe Produktivität mit kurzen Zyklen und somit hohe Produktionsgeschwindigkeiten. „Ein entscheidender Vorteil gegenüber anderen Verfahren: Es entstehen keine zusätzlichen Werkzeugkosten, die Dichtung wird direkt in das Bauteil appliziert“, betont Dirk Stubbe. „Auch der zeitaufwändige Maschinenrüstvorgang von komplexen Werkzeugen entfällt.“ Aufgrund der automatischen Bauteilerkennung ist zudem eine chaotische Teilezuführung möglich.

Nicht zuletzt ergeben sich fast unbegrenzte Gestaltungsmöglichkeiten – denn die Dichtungen müssen nicht zwangsweise in eine Nut im Bauteil geschäumt werden. Möglich machen dies sogenannte Freiform-Ausführungen, auf deren Fertigung sich Pöppelmann K-Tech nach eigenen Angaben spezialisiert hat. Die Nut dient üblicherweise dazu, die Dichtungen zu fixieren. Dank Plasma-Vorbehandlungen des Kunststoffteils können die Konstrukteure aber auch ohne Nut sicherstellen, dass PUR-Dichtungen im Alltag stets zuverlässig ihre Position halten. Die Freiform-Dichtungen gestatten nicht nur noch mehr Flexibilität, sondern sparen auch Bauraum und erweitern somit die Einsatzmöglichkeiten.

Know-how erforderlich

Um die Vorteile dieser Technologie ausschöpfen zu können, sind bereits im Konstruktionsprozess hinsichtlich Bauteilgestaltung und Verbausituation individuelle Dichtungskonzepte zu entwickeln. Hier entscheidet sich in weiten Teilen, wie wirtschaftlich das Bauteil als Spritzgussteil im Werkzeug ausgelegt und später geschäumt werden kann. Neben den erforderlichen verschiedenen Prozessschritten „unter einem Dach“ stellt Pöppelmann eine Schutzart-Prüfkammer gemäß DIN 40050 zur Verfügung, die Kunststoffteile und Dichtungen gemäß der geforderten IP-Dichtigkeitsklassen prüfen und dokumentieren kann. Anhand von Prototypen lässt sich bereits in der Entwicklungsphase die Dichtigkeit der Bauteile bewerten. Aufgrund der werkzeuglosen und chaotischen Fertigungsmöglichkeiten können die PUR-Dichtungen unter Serienbedingungen produziert und bewertet werden. Somit erhalte der Kunde serienreife Funktionsmuster des Kunststoffteils inklusive Dichtung.

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