Die Kraft kommt von innen

Die Kraft kommt von innen. Verzugsarme Formteile aus Thermoplast.

Spritzgussteile sind durch die ausgereifte Fertigungs­technik vielseitige und preisgünstige Serienbauteile. Um diese Voraussetzungen zu ermöglichen, bedarf es an die Bauteilkonstruktion hohe Anforderungen. Ein wesentlicher Grundsatz sind geringe und vor allem gleiche Wandstärken. Dieser Umstand führt meist zu komplexen Geometrien und wegen der Bauteilsteifigkeit zu Verrippungen. Problemzonen im Spritzgussteil.

Konstruktionsideen scheitern, weil sie unterschiedliche Wandstärken, Materialanhäufungen oder Verrippungen bedingen. Mit teurer Formenbautechnik können Materialanhäufungen verdrängt werden. Dies erhöht die Komplexität und die Rentabilität rechnet sich bei kleinen und mittleren Stückzahlen nicht mehr.

Verstärkt wird dies durch die Anisotropie bei gefüllten Werkstoffen. Die Orientierung der Füllstofffasern wirkt hierbei als Verzugsverstärker. Darunter leidet die Form- und Lagetoleranz am Bauteil.

Dieses Problem löst das TSG-Verfahren. Im Treibmittelspritzguss (TSG) gefertigte Bauteile weisen ein weitgehend kompaktes Gefüge auf, welches um etwa 3 bis 5% durch Treibmittel expandiert wird. Dadurch werden die Schwunddifferenzen innerhalb des Spritzgussteiles kompensiert und die speziellen Eigenschaften des Werkstoffes bewahrt. Das bringt für die Bauteilkonstruktion entscheidende Vorteile und Freiheitsgrade.

Im TSG-Verfahren gefertigte Formteile haben einen weitgehend ausgeglichenen Spannungshaushalt. Die übliche Nachdruckphase im Spritzgussprozess entfällt und damit auch der bis zu 1000 bar hohe Druck, bei dem Spannungen im Bauteil erzeugt und eingefroren werden. Die Kompensation der Schwindung bei TSG erfolgt homogen aus der Schmelze, aus eigener innerer Kraft und an allen Stellen gleich.

Für kleine und mittlere Bedarfsmengen steht das TSG-Verfahren in der Gesamtbetrachtung von der Idee bis zum funktionierenden Teil sehr weit vorne. Kleine, präzise Teile im Gewichtsbereich von einem Gramm bis hin zu stabilen, passgenauen Bauteilen im Maßereich von 2.000mm und einem Gewicht von 20 kg sind im Markt oftmals alternativlos im Einsatz. Die gestellten Anforderungen werden funktionsgerecht erfüllt und das TSG-Formteil zeigt die notwendige Substanz.

Durch ein größeres Bauteilvolumen steigen Materialeinsatz und Zykluszeiten, was sich in höheren Teilepreisen niederschlägt.

Die Vorteile der im thermoplastischen Schaumguss (TSG) gefertigten Bauteile auf einen Blick:

  • verzugsarme Bauteilgeometrie
  • breit einsetzbare Palette an Thermoplasten
  • Gestaltungs­freiheit bei der Bauteilkonstruktion
  • Einfallstellen werden unscheinbarer
  • hervorragende Passgenauigkeit der Bauteile zueinander
  • sehr hohe Reproduzierbarkeit
  • geringe Investitionskosten durch günstige Formen

Alles aus einer Hand

Alles aus einer Hand. Von der Teilekonstruktion bis zum Tampondruck.

Die Fertigungstiefe eines Unternehmens bezeichnet, wie viele Arbeitsschritte bei der Herstellung eines Produktes erforderlich sind und wie viele davon betriebsintern stattfinden. In den letzten Jahren lässt sich ein struktureller Wandel verzeichnen, der eine stetige Reduzierung der Fertigungstiefe mit sich bringt. Eine gegenläufige Entwicklung zeigt sich bei Zulieferern, bei denen die Faktoren kundenindividualisierte Produktion, kleine Losgrößen und hohe Anforderungen an Qualität den Ausschlag für eine so weit wie möglich in die Prozesse des Kunden hineinreichende Leistungstiefe geben.

Wertschöpfung, geringeres Risiko von Know-how-Verlusten, mehr Flexibilität in der Produktion und Unabhängigkeit sind die Vorteile, die solche Unternehmen aus dieser gegen den Trend gerichteten Strategie ziehen. Die Konzentration der Verantwortung auf einen Lieferanten und einfache Abläufe in der Beschaffung sind die Vorteile für den Abnehmer.

Grundlage des Konzepts ist, dass die prozess- und qualitätsrelevanten Schlüsselkomponenten Werkzeug und Rohteil in einem Unternehmen hergestellt werden. Um dem Kunden aber letztendlich alles aus einer Hand liefern zu können, braucht es eine universelle Ausrüstung und spezielles Mitarbeiterwissen.

Die optimale Fertigungstiefe eines Zulieferers ist nur schwer zu bestimmen und der beschriebene Nutzen entfaltet sich erst, wenn genügend Prozessschritte implementiert sind. Auf der anderen Seite darf die Fertigungstiefe nur so weit reichen, wie sie regelmäßig genutzt wird. Ansonsten gerät die Wirtschaftlichkeit des Systems in Schieflage und ungeübte Prozesse lassen Qualitätsrisiken entstehen.

Am Beispiel eines mittelständischen Kunststoffverarbeiters mit einer hohen Fertigungstiefe betrachtet, stellt sich eine Prozesskette folgendermaßen dar:

Bauteilentwicklung

Der Kunde hat bereits in der Entwicklungsphase Zugriff auf das Know-how des Lieferanten, um das technisch und wirtschaftlich am besten geeignete Fertigungs­verfahren festzulegen, die richtige Materialauswahl zu treffen und schließlich das Bauteil werkstoffgerecht zu gestalten. Die Anwendungs­techniker des Herstellers erkennen mit ihrer Erfahrung, ob Ideen technische Probleme in sich bergen oder die Herstellung überproportional teurer machen.

Werkzeugkonstruktion

Der Übergang vom ersten zum zweiten Prozessschritt ist fließend und im Dialog entsteht die Bauteilzeichung. Nachdem diese validiert ist, übernahmen die Werkzeugkonstrukteure und konzipierten unter Einbeziehung des Formenbaus und der Spritzgussabteilung, gestützt auf ihre Erfahrung, das Spritzgusswerkzeug.

Formenbau

Die Planung vom Rohmaterial bis zum Einzelteil im 3D-Format führt in eine produktive Werkzeugfertigung mit kurzer Durchlaufzeit und sicherem Termin. Durch die enge Zusammenarbeit in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase kommt es zu einer zielsicheren und anforderungsrechten Umsetzung innerhalb des Werkzeugbauprozesses.

Bemusterung

Die Erstbemusterung ist ein wesentlicher Eckpunkt in der Fertigungs­kette. Prüfungen und deren Dokumentation brauchen geeignete Prüfmittel und CNC-Messmaschinen. Aus der Abstimmung der am Einsatzort und Fertigungsplatz gewonnenen Prüfergebnisse resultiert eventuell ein Optimierungs­bedarf, der bei Zugriff auf einen hausinternen Formenbau schnell umgesetzt werden kann.

Formteilfertigung

Beim Bemustern und Einfahren der Form werden die ermittelten Einstelldaten zum Grundgerüst der Serienfertigung. Mit der Fertigung der Nullserie erfolgt eine Verfeinerung dieser Parameter, besonders im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit. Am Ende steht der stabile Prozess für alle folgenden Serienfertigungen.

Spanende Nachbearbeitung

Bei kleinen Serien zwängt sich dieser Arbeitsgang aus Rentabilitätsgründen oft auf. Konturen schräg zur Entformungsrichtung oder Veränderungen am Bauteil für eine zusätzliche Variante sind am Rohteil spanend günstig herzustellen und reduzieren die Investitionskosten für die Formen.

Abschirmung

Zur Ableitung einer statischen Aufladung werden der Werkstoff oder das Bauteil modifiziert. Das sind einmal mit Leitruß oder Graphit gefüllte Kunststoffe oder das nachträgliche Auf-bringen einer elektrisch leitenden Oberfläche durch galvanische Beschichtung und Leitlacke auf metallischer Basis.

Lackierung

Auch wenn Form und Rohteil als die Schlüsselkomponenten definiert sind, stellt die Lackierung einen wichtigen Fertigungs­schritt dar. Ausgangspunkt für eine hochwertige Lackierung ist die Vorbereitung des Rohteils durch erfahrende Handwerker und Roboter. Danach erfolgen je nach Kundenwunsch Lackierungen in glatter oder strukturierter Ausführung. Mehrere Arbeitsgänge sind hierbei Pflicht, sie reichen vom Anschleifen der gespritzten Oberfläche über die Grundierung bis zum Decklack und der aufgesetzten Struktur.

Bedruckung

Die letzte Option in der Phase der Veredlung ist die Bedruckung, bei der lackierte Oberflächen Schriftzüge und Symbole durch Tampon- oder Siebdruck erhalten.

Vor diesem Hintergrund zeigt sich, dass bei komplexen Bauteilen eine ineinandergreifende Entwicklung und Produktion mit hoher Leistungstiefe unter einem Dach für alle Beteiligten beachtenswerte Synergievorteile bereitstellen.

Reinraumfertigung

Reinraum für die Fertigung von spritzgegossenen Kunststoffteilen ausgestattet mit vollelektrischer Spritzgussmaschine und laminarströmender Reinluft

DIN EN ISO 14 644-1, Klasse ISO 7. Herstellung von Kunststoffteilen unter Reinraumbedingung.

Zuverlässig von Anfang an. Gerade in sensiblen Bereichen wie Medizin, Elektronik, Messtechnik und Optik ist eine absolut verlässliche Funktionssicherheit gefordert. Oftmals muss eine Störung durch luftgetragene Schmutzpartikel bei der Produktion von Zulieferteilen ausgeschlossen werden. Für diese spezielle Anforderung schaffen wir mit unserem, von anderen Fertigungs­bereichen getrennten Reinraum die ideale Voraussetzung. Mit uns beginnt die wichtige Konstante Reinheit bereits bei Ihrem Zulieferer.

Montage von Baugruppen. Qualitätssicherung, Montagen, ­Sichtkontrollen oder die Einzel­verpackung der Produkte führen wir ebenfalls in Reinraum-Arbeitsbereichen unter laminar­strömender Reinluft aus.

System­lieferant. Wir liefern fertige Arbeit: Angefangen bei der Konstruktion, über den leistungs­fähigen Werkzeugbau im eigenen Haus bis hin zur Serienfertigung und Baugruppen­montage. Unsere Produktionskette ist lückenlos. So begleiten wir Sie von Ihrer ersten Idee bis zum fertig verpackten Reinraumprodukt.

Die Fakten. Reinraumklasse, Teilespektrum, Herstellverfahren.
Reinraumklasse Unsere Reinraumfertigung erfolgt nach DIN EN ISO 14644-1. Die Partikelkonzentration entspricht den Klassen ISO 7 bis ISO 9. Die auf Ihr Produkt abgestimmte Reinraumklasse ist zu vereinbaren.
Teilespektrum Unter Reinraumbedingung fertigen wir Kunststoffteile mit einem Schuss­gewicht bis 400 Gramm. Eingesetzt werden die Bauteile in sensiblen Bereichen von Geräten und Maschinen.
Herstellverfahren Spritzguss und Thermoplastischer Schaumguss (TSG).
 
Technische Sauberkeit.
Vergleich Reinraum und Sauberraum
Der Unterschied liegt in der Dimensionierung der verwendeten Reinraumtechnik
  Reinraum Sauberraum Sauberzone
Sauberkeitsstufe 3 2 1

Gegenstand

   
Art Partikel Partikel n. a.
Partikelgröße ≤ 5 µm ≥ 600 µm und mehr n. a.

Technologie

   
Norm DIN EN ISO 14644-1 VDA 19 Technische Sauberkeit
(International: ISO 16232)
Beschreibung Geschlossener Raum (Raum-im-Raum-System), der strenge Reinheitsrichtlinien erfüllt. Reinlufttechnik filtert Partikel aus der Luft. Personen und Materialien im Raum unterliegen diesen Richtlinien. Geschlossener Raum ohne Reinlufttechnik, der wichtige Sauberkeits-Richtlinien erfüllt. Personen und Materialien in dem Raum unterliegen diesen Richtlinien. Von anderen Bereichen durch Bodenmarkierung oder Trennwände abgegrenzte Zone ohne Reinlufttechnik. In diesem Bereich wird auf Sauberkeit Wert gelegt. Personen und Materialien, innerhalb des Bereichs müssen den Sauberkeitsregulierungen entsprechen.

CAD-Datenaustausch

Auch komplexe Konturen fehlerfrei verwirklichen

Zuverlässiger Austausch von CAD-Daten. Für Formenbau, Rapid-Prototyping und zerspante Fertigteile.

CAD-Systeme im Einsatz. Form­werkzeuge zur Kunststoffverarbeitung, Prototypen, CNC-zerspante Kunststoffteile.

CAD-Formate

  SolidWorks 3D CAD (Daussalt Systèmes)
Mastercam (CNC Software, Inc.)

Dateiformate

2D-Format DXF
3D-Formate * Parasolid Version 22.0 (.x_t, .x_b)
ACIS-Kernel bis Version 19.0 (.sat)
IGES **
STEP AP203/214
STL (für Stereolithographie und Lasersintern)
VDA-FS

Packformate für größere Dateien

Bitte keine selbstentpackenden Dateien senden. ZIP
RAR

Datenübertragung

  E-Mail an info@kern.de
Kontaktformular
CD-ROM / DVD-R
FTP über ftp.kern.de
(Zugangsdaten bitte erfragen)
* Viewer-Formate, z. B. eDrawings, sind zur Datenübertragung nicht geeignet.
** Bei Unigraphics und SolidEdge verwenden Sie bitte das Parasolid-Format.

Unsere CAD-Anlagen und Programme in unseren Konstruktionsabteilungen und Werkzeugbauten aktualisieren wir ständig entsprechend den aktuellen Entwicklungen. Dabei setzen wir auf die Durchgängigkeit der Daten bis zur Fertigung und Qualitätssicherung.

In der Tabelle finden Sie eine Zusammen­stellung der Möglichkeiten zum problemlosen Übertragen von CAD-Daten.