Die PIAE Europe am 25. und 26. März 2020 in Mannheim, Deutschland, ist der weltweit größte Kongress für Kunststoffe im Automobilbau. Arburg beteiligt sich an der renommierten Veranstaltung des VDI (Verein Deutscher Ingenieure) zum einen mit einem Vortrag zum Thema prozessintegrierte Werkstoffaufbereitung und Ressourcenschonung im Leichtbau. Zum anderen stellt der Hersteller von Spritzgießmaschinen und Systemen für die additive Fertigung innovative Forschungsprojekte und Leichtbauteile vor (Foyer, Stand 119).
Die Faserverstärkung von Kunststoffen ist im Automobilbau ein elementares Verfahren, um Bauteileigenschaften gezielt in Richtung Leichtbau zu modifizieren. Entwicklungsschwerpunkte sind Kostenreduktion durch Substitution von Metall und Ersatz von technischen Kunststoffen wie PA durch PP, Verbesserung von CO2-Fußabdruck, Rezyklierbarkeit und Energiebedarf und damit die Steigerung der Produktionseffizienz. Leichtbau bietet somit hohes Potenzial in Sachen Ressourcenschonung und Circular Economy – Themen, die auch im Programm „arburgGREENworld“ eine wichtige Rolle spielen.
FDC-Verfahren: Ressourcenschonender Leichtbau
In seinem Fachvortrag (25. März, 11:30 Uhr) erläutert Martin Hoyer, Leiter Anwendungstechnische Entwicklung bei Arburg, wie sich mit Hilfe prozessintegrierter Werkstoffaufbereitung eine ressourcenschonende und effiziente Fertigung hochfester Bauteile realisieren lässt. Vorgestellt werden das von Arburg gemeinsam mit dem Kunststoffzentrum SKZ in Würzburg entwickelte Faser-Direkt-Compoundieren (FDC) und Praxisbeispiele aus der Serienfertigung.
Innovativer Leichtbau: Arburg hat mit dem Kunststoffzentrum SKZ das Spritzgießverfahren Faser-Direkt-Compoundieren (FDC) entwickelt. Faserlänge und Faseranteil lassen sich bei der prozessintegrierten Werkstoffaufbereitung individuell einstellen.
Das FDC-Leichtbauverfahren zeichnet sich durch hohe Verfügbarkeit der Materialien und um bis zu 40 Prozent geringere Kosten im Vergleich zu speziellen Langfasergranulaten aus. Die FDC-Einheit an der Spritzeinheit umfasst eine Seitenbeschickung mit integrierter Schneidvorrichtung, einen angepassten Zylinder und eine spezielle Schneckengeometrie. Die Glasfasern werden als Rovings bereitgestellt, inline zugeschnitten und direkt der flüssigen Schmelze zugeführt. Zudem lassen sich Materialien flexibel kombinieren, Faserlänge und Faseranteil individuell einstellen und damit die Bauteileigenschaften gezielt beeinflussen.
Forschungsprojekte: Leichtbau-Expertise von Arburg
Arburg ist aktiv an vielen Forschungsprojekten beteiligt, die auf der PIAE vorgestellt werden. Ein Beispiel für die wirtschaftliche Produktion hybrider Faserverbund-Bauteile ist das Projekt MoPaHyb (modulare Produktionsanlage zur Herstellung hochbelastbarer Hybridbauteile). Hier hat Arburg gemeinsam mit dem Fraunhofer ICT, Pfinztal, ein Bolt-on-Langfaser-Spritzaggre-gat mit integriertem Faser-Direkt-Compoundieren (FDC) realisiert und an einer vertikalen 3.600-Tonnen-Presse von Dieffenbacher eingesetzt. Mit einer Sitzschale für das Pkw-Interieur wurde gezeigt, wie sich damit bisher nicht fertigbare Bauteil¬dimensionen umsetzen lassen.
Leichtbauprojekt MoPaHyb: Die Fertigung einer Sitzschale für das Pkw-Interieur ist ein Beispiel für die wirtschaftliche Produktion hybrider Faserverbund-Bauteile.
Hightech-Leichtbau-Systemlösungen in Multi-Material-Design für E-Fahrzeuge der Zukunft hat Forel zum Ziel. Im Rahmen dieser national übergreifenden offenen Plattform hat Arburg zwei Forschungsprojekte gemeinsam mit der Technischen Universität Dresden realisiert:
- Die integrale Fertigung hybrider Sandwich-Strukturen im Partikelschaum-Verbundspritzgießen war Thema des Projekts SamPa. Entwickelt wurde eine innovative Fahrzeug-Seitentür mit geschäumten und umspritzten Bauteilen. Dabei wurde eine neue Prozesskette zur kombinierten Verarbeitung von Kunststoffen in Partikelschäumen und Spritzgießen entwickelt.
- Das innovative Faserverbund-Baukastensystem des Projekts FuPro, bei dem Organobleche, Faserverbund-Hohlprofile und Spritzgießformmasse zu hochintegrativen Mehrkomponentenstrukturen zusammengefasst werden, sowie die dafür entwickelte hochautomatisierte Prozesskette wurde 2019 mit dem AVK-Innovationspreis und dem Materialica-Award in Gold ausgezeichnet. Das Beispiel einer Pkw-Rückenlehne zeigt das Potenzial dieser Leichtbaulösung für E-Fahrzeuge der Zukunft auf. Zum Einsatz kam ein Allrounder 920 S mit FDC-Ausstattung. Zudem beteiligte Arburg an der Umsetzung einer neuartigen Greifertechnologie.
Leichtbauprojekt Fupro: Für die automatisierte Herstellung des Demonstrators „Rückenlehne“ entwickelte Arburg eine spezielle Greifertechnologie für die Handhabung der Organobleche.
Bei ProLemo (Produktionstechnologien für effiziente Leichtbau-motoren) wurde eine Produktionsumgebung für Leichtbaumotoren entwickelt. Arburg und weitere Partner bildeten die gesamte Wertschöpfungskette zur Fertigung von Elektroantrieben ab. Forschungspartner dieses Projekts waren die Karlsruher Institute für Produktionstechnik (wbk) und Fahrzeugsystemtechnik (FAST).
Additiv gefertigte Leichtbauteile
Ergänzend zu Spritzgießexponaten präsentiert Arburg auf der PIAE Europe 2020 eine Auswahl an Funktionsbauteilen, die additiv mit dem Freeformer im Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) produziert wurden. Bei gleichbleibenden Parametern kann mit dem offenen System der Füllgrad des Bauteils gezielt verändert und damit die mechanischen Eigenschaften variiert werden. Auch innerhalb eines Bauteils lassen sich verschiedene Materialdichten realisieren, was am Beispiel eines Testkörpers mit Wabenstruktur zu sehen ist. Der Freeformer eignet sich zudem für die wirtschaftliche additive Fertigung von Automationskomponenten und Betriebsmitteln in kleinen Stückzahlen. So wurden z. B. für das FuPro-Projekt Elemente des Handling-Greifers im AKF-Verfahren produziert.
