FVK-basierte Werkzeugtemperierung für Formwerkzeuge

Leichtbau auf den Punkt: Das System integriert Heizelemente direkt in Composite-Werkzeuge und ermöglicht so eine präzisere, energieeffizientere und schnellere Temperaturführung für Bauteile aus Duroplasten und Verbundwerkstoffen.

Das Unternehmen Cannon stellte auf der JEC World in Paris ein Heizsystem für Verbundwerkzeugformen namens Nexus vor, das den Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen Heizmethoden um mehr als siebzig Prozent senken und die Aufheizzeit von etwa einer Stunde auf rund acht Minuten verkürzen soll. Das System kombiniert ein temperaturgeregeltes Formwerkzeug mit einer intelligenten Steuerung und zielt auf die Verarbeitung von Verbundwerkstoffen sowie weiterer Duroplast-Verfahren.  Es verkürzt Zykluszeiten und eröffnet Optimierungspotenziale für eine höhere Formteilqualität und einen potenziell verbesserte Materialeffizienz.

Der technische Ansatz unterscheidet sich von klassischen, flüssigkeitsbasierten Temperiersystemen. Das neue Heizssystem nutzt Verbundwerkstoffe nicht nur als Strukturmaterial, sondern integriert sie direkt als Heizelemente in das Formwerkzeug. So werden Temperaturanstiege von bis zu dreißig Grad Celsius pro Minute möglich. Gleichzeitig lässt sich die Temperatur lokal deutlich präziser regeln als bei konventionellen Metallwerkzeugen mit Temperierflüssigkeiten. Innerhalb der Form können differenzierte Temperaturzonen mit Gradienten von wenigen Millimetern aufgebaut werden. Das ist vor allem dort interessant, wo die chemische Kinetik des Materials eng geführt werden muss. Darüber hinaus erlauben die spezifischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen eine maßgeschneiderte Auslegung der Form: Heizrate, Wärmeleitfähigkeit und -verteilung lassen sich gezielt an die Anforderungen des herzustellenden Bauteils anpassen.

„Beim Umformen von Duroplasten ist ein effektives Wärmemanagement entscheidend für gleichbleibend hohe Qualität, kurze Zykluszeiten und energieeffiziente Prozesse.“
Andrea Castelnovo, Technologie- und F&E-Manager, Cannon Tipos

Entwickelt wurde das System ursprünglich für PU-RIM-Anwendungen, es ist aber auch für weitere Duroplast-Verfahren geeignet. Ausgangspunkt der Entwicklung war 2015 das Ziel, die Effizienz von RIM- und Hochdruck-Harzinjektionsprozessen zu steigern. Dafür führte das Team interne elektrische und thermische Tests durch und leitete daraus ein mathematisches Modell für ein Composite-Werkzeug mit integrierter Heizung ab. Noch vor dem ersten Prototyp entstanden Verbundplatten nach demselben Prinzip, um Simulation und Praxis abzugleichen, die Heizelemente anzuordnen und die Materialreihenfolge festzulegen. Anschließend entstand ein Demonstrationswerkzeug, das die Bedingungen eines RIM-Verfahrens für Polyurethanschäume nachbildete. Die Feldversuche bestätigten die vorhergesagten Effekte: Die Bauteilqualität erreichte das Niveau etablierter Technologien, während Energiebedarf um bis zu 70%  und die Aufheizzeit deutlich sanken.

Bild oben: Formwerkzeug aus Verbundswerkstoff mit integrierten Kohlefaser-Heizelementen für eine hochpräzise und energieeffiziente Temperaturregelung. (Quelle: The Cannon Group)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung