Das Kunststoff-Zentrum SKZ hat mit „Addfoam“ ein Forschungsvorhaben gestartet, das 3D-Druck und Thermoplast-Schaumspritzgießen zusammenbringt. Der Einsatz additiv gefertigter Werkzeugeinsätze ermöglicht die Herstellung geschäumter und optisch hochwertiger Bauteile in hoher Stückzahl.
Ein Trend im 3D-Druck ist die Fertigung gedruckter Werkzeugeinsätze für die Kleinserienproduktion im Spritzgießen. Das Thermoplast-Schaumspritzgießen (TSG) bietet sowohl betriebswirtschaftliche, prozesstechnische als auch bauteilspezifische Vorteile – mit besonderem Blick auf Ressourceneffizienz, verbesserte CO2-Bilanz und optimierte Kosten. Trotz dieser Vorteile wird eine breite Marktdurchdringung durch zwei wesentliche Faktoren behindert: Erstens eine fehlende wirtschaftlich attraktive Inline-Produktüberwachung und zweitens die verfahrensbedingte Schlierenbildung an der Bauteiloberfläche. Insbesondere Letzteres verhindert, dass sich das Verfahren für Sichtbauteile etablieren kann.
Durch das Kombinieren additiv gefertigter Werkzeugeinsätze mit dem TSG werden auf kosteneffiziente Art und Weise die Nachteile der jeweiligen Technologien ausgeglichen. Die geringere Wärmeleitfähigkeit gedruckter Formeinsätze bedingt eine Verlängerung der Kühl- und somit Zykluszeit. Gleichzeitig reduziert die geringere Wärmeleitfähigkeit der Werkzeugoberfläche ebenfalls in erheblichem Maße die Ausbildung von Schlieren, da die gasbeladene Schmelze an der Grenzfläche langsamer erstarrt.
Die Einsparung der Nachdruckphase beim Schäumen, die geringere Schmelzetemperatur der gasbeladenen Schmelze und die verringerte Masse des Bauteils führen zu einer signifikanten Zykluszeitverkürzung. Die niedrigeren Werkzeuginnendrücke beim TSG-Verfahren reduziert die zyklische Belastung für additiv gefertigte Werkzeuge erheblich, wodurch die Formen beständiger sind.
Im Forschungsvorhaben „Addfoam“ werden die Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit sowie die Oberflächenbeschaffenheit in Abhängigkeit von verschiedenen Fertigungsparametern sowohl für die Werkzeugeinsätze als auch für die spritzgegossenen Leichtbauteile untersucht. Ein weiterer Fokus liegt auf der Beständigkeit der gedruckten Kunstharz-Werkzeuge und die ihre Auswirkung – auch in Kombination mit formnahen Kühlkanälen – auf die Mechanik und Optik geschäumter Bauteile.
Interessierte Unternehmen sind eingeladen, im projektbegleitenden Ausschuss des Forschungsvorhabens kostenfrei mitzuwirken und sich über die aktuellen Ergebnisse zu informieren.
Bild oben: Gedruckte Werkzeugeinsätze sollen dem Thermoplast-Schaumspritzgießen die entscheidende Wende bringen. (Quelle: SKZ)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Plasticker, Kunststoffmagazin
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