Brandgefahr!

Brandgefahr! Flammgeschützte Kunststoffe im Gerätebau.

Kunststoffe bestehen überwiegend aus Kohlenstoff und Wasserstoff und haben somit grundsätzlich einen hohen thermischen Energiegehalt. Dies kommt der thermische Verwertbarkeit von Altkunststoffen zu Gute, kehrt sich im Brandfall aber ins Gegenteil um. Nun sind nicht alle Kunststoffe im gleichen Maße brennbar. Einfach strukturierte Kunststoffe wie PE und PP sind chemisch aufgebaut wie langkettige Mineralölprodukte (Mineralölwachs) und auch ähnlich gut brennbar. Komplexere Kunststoffe mit höheren chemischen Bindekräften sind hingegen weniger gut brennbar.

Kennwert für die Brennbarkeit ist der Sauerstoffindex LOI. Dies ist ein sehr anschaulicher Kennwert. Es ist der Sauerstoffgehalt der Luft in Prozent, welchen man braucht, damit der Kunststoff brennt. Der normale Sauerstoffgehalt der Luft ist 21 %. Kunststoffe mit einem LOI kleiner als 21 % brennen sehr leicht, wie zum Beispiel Polyethylen (LOI = 17 %). Am anderen Ende befindet sich PTFE (LOI = 95 %), welches damit als nahezu unbrennbar gilt. Polyamide liegen im Bereich von 21 % bis 25 % und somit schon von natur aus im gewissen Maße selbst­verlöschend.

Innerhalb einer Polymergruppe führt der gleiche chemischen Aufbaus zu grundsätzlich ähnlichen Brennbarkeiten. Die trotzdem unterschiedlichen Brandschutzeinstufungen entstehen durch Flammschutzadditive. Es gibt dabei zwei verschiedene Ansatzpunkte. Zum einen kann man die Brennbarkeit der Kunststoffmasse selbst reduzieren, z. B. indem man dem exothermen, (wärmeerzeugenden) Verbrennungprozess einen endotherme (wärmeaufnehmenden) chemischen Prozess entgegen setzt. Deutlich effektiver sind aber Additive, welche bei hohen Temperaturen Gase absondern und den Sauerstoff am Brandherd verdrängen, so dass der Brand schon im Ansatz gelöscht wird.

Brandschutzadditive sind nicht nur von Vorteil. Der zuvor beschriebene Ansatz der Selbstverlöschung kann sich bei einem größeren Brand durchaus auch negativ auf das Geschehen auswirken. Somit muss der Einsatz von brandgeschützten Kunststoffen gut überlegt sein. In elektrischen Geräten ist der Fall klar. Bereiche, in denen Kurzschlüsse entstehen können, müssen brandgeschützt sein. Entscheidend sind dabei Kriterien wie Spannung und Stromstärke, Betriebsdauer und ob der Betrieb beaufsichtigt oder unbeaufsichtigt erfolgt.

Teile, welche sich weiter entfernt von Zündquellen befinden, sollten nicht mit Flammschutzadditiven ausgestattet werden, da der Nutzen fragwürdig ist und die Nachteile im Brandfall überwiegen. Dann, wenn der Brand andere Ursachen hat und sich auf die Kunststoffteile ausbreitet, werden gerade wegen der Additive größere Mengen Rauchgase erzeugt, toxischer als die des nicht brandgeschützten Kunststoffes, ohne dass die Flammschutzadditive das weit fortgeschrittene Feuer noch aufhalten könnten.

Für besonders kritischen Bereiche gelten noch weitere Kriterien, welche sich nicht nur darauf konzentrieren, wie die Entzündung eines Brandes vermieden werden kann, sondern was nach der Entzündung im weiteren Verlauf passiert. Maßgebende Kriterien sind dann die Rauchentwicklung und die Rauchgastoxizität in geschlossenen Räumen. Hierbei sind Kunststoffe im Vorteil, welche inhärent unbrennbar sind, also alleine durch den chemischen Aufbau des Polymers. Zum Beispiel Polyetherimid (PEI). Der reine Werkstoff (100 % ohne Zusatzstoffe) weist einen Sauerstoffindex von 47 % auf und erfüllt nahezu alle Brandschutznormen, auch bezüglich Rauchgasdichte und Rauchgastoxität in geschlossenen Räumen wie Flugzeug oder Bahn.
 

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.

Fahrzeugbau

Im Spritzgussverfahren hergestellter Einschiebehaken für Einsatzfahrzeuge aus glasfaserverstärkten Polyamid

Kunststoffteile in Einsatzfahrzeugen der Feuerwehr. Einsatzfahrzeuge nehmen eine Sonderstellung im Fahrzeugbau ein. Dementsprechend sind die Anforderungen an Aufbau und Ausrüstung.

Der Einschiebehaken findet in einem Aluminiumprofil Anwendung. Dort wird er eingeschoben und ist frei beweglich. Für den robusten Alltag eines Einsatzfahrzeuges hat sich das Material PA 6 GF bewährt.

Glasfaser­verstärkte Kunststoffe sind kostengünstige und mechanisch hoch beanspruchbare Werkstoffe. Das Glas bewirkt eine deutliche Erhöhung des Elastizitätsmoduls, zudem bewirken Glasfasern längs der Fließrichtung eine Erhöhung der Zugfestigkeit. Speziell bei Polyamiden wirkt sich die Versetzung mit Glasfasern positiv auf die Wasser- und Volumenzunahme aus. Je mehr Glasfaser im Polyamid enthalten ist, desto weniger Wasser kann der Werkstoff aufnehmen. So bleibt die Volumenzunahme gering.

Besonders glasfaser­verstärkte Kunststoffe schöpfen den Vorteil der relativ hohen mechanischen Belastung zur Bauteilgröße sehr gut aus. Dadurch erobern immer mehr Kunststoffe Anwendungsgebiete, in denen bisher Leichtmetalle eingesetzt wurden.

Vom Trennen zum Urformen

Es gibt viele mechanische Verfahren, um Gegenstände aus Kunststoff herzustellen. Nicht jedes Verfahren eignet sich für jedes Produkt.

Die Zerspanung ist ein schneller und wirtschaftlicher Weg zum Fertigen von Kunststoffteilen in Kleinserien und hat sich hervorragend für die anfängliche Herstellung der Einschiebehaken geeignet. Durch eine kontinuierliche Bedarfssteigerung und durch die zahlreichen Fertigungs­möglichkeiten von Kern, wurde gemeinsam mit dem Kunden nach einer neuen wirtschaftlichen Fertigungsalternative gesucht. Unser leistungs­starker Werkzeugbau und der automatisierte Spritzguss boten eine echte Alternative zur spanenden Herstellung, bereits bei mittelgroßen Serien.

Die Herstellung der Einschiebehaken im Spritzguss findet in einem Einfachwerkzeug statt. Dadurch, dass der Einschiebehaken eine Hinterschneidung aufweist, erfolgt die Entformung mithilfe eines Unterflurschiebers. Der Unterflurschieber sitzt unterhalb der Trennebene und sorgt dafür, dass die Hinterschneidung vor der eigentlichen Entformung entformt wird. Der Anguss sitzt seitlich als Stangenanguss.

Dank der schnellen und präzisen Fertigung unseres hochmodernen Maschinenparks gehören teure Formkosten der Vergangenheit an. Die Automatisierung unserer Spritzgussfertigung erfolgt mit 6- Achs-Robotern, da diese aufgrund der hohen Freiheitsgrade eine schnelle Umrüstung erlauben. Dadurch sind wir in der Lage, bereits bei mittelgroßen Serien wirtschaftlich für Sie zu fertigen.

Die Fertigungsvielfalt der Kern GmbH macht uns zu einem leistungs­fähigen Partner für kleine und mittlere Serien. Wir beraten Sie gerne, welches Fertigungs­verfahren für Ihr Produkt das wirtschaftlichste ist.

Manipulationssicheres Handgehäuse

Schnappen, Rasten, Klicken. Gutes Produktdesign kombiniert Komplexität und Einfachheit in einem kostengünstigen Gehäuse.

Das Handgehäuse wurde von Henssler & Schultheiss für ein Spektralphotometer entworfen. Entstanden ist eine manipulationssichere Gerätehülle. Die funktionsgerechte Ergonomie und das charakteristische Design überzeugen. Wir fertigen das 8-teilige Gehäusesystem im Kompaktspritzguss.

Funktion und Bedienung. Das Gehäuse ist ergonomisch geformt und schlank, das Gerät lässt sich gut in einer Hand zum Einsatzort tragen. Zum Messen wird es in beide Hände genommen und auf die Messfläche gestellt. Der Haupttaster ist an der Seite positioniert. Er ist lang gestreckt und kann mit einem der beiden Daumen bequem betätigt werden. Das Scrollrad neben dem Display wird mit dem Zeigefinger gestellt.

Zum präzisen Bedienen des kleinen Touchscreens ist ein herausnehmbarer Eingabestift in das Gehäuse integriert. Der Kunststoffstift ist verliersicher verwahrt, er rastet dank einer integrierten Feder hörbar ein.

Der Batteriefachdeckel wird über eine Nut-/Federverbindung genau geführt, er kann beim Öffnen oder Schließen nicht verkanten. In Endlage rastet sein Schnapphaken deutlich merkbar ein.

Funktionales und fühlbares Haptik-Design. Für Daumen und Mittelfinger geformte Mulden und erhabene Linientexturen erhöhen die Griffigkeit des Gehäuses. Für die fühlbare Haptik haben alle Sichtflächen der Kunststoffkomponenten eine einheitlich nach VDI 3400 Ref. 24 ausgebildete Oberflächenstruktur.

Schnelle Gerätemontage. Das Gehäuse ist geteilt in zwei Seitenschalen und eine Oberschale. Das ist geschickt, es macht Fertigung und Montage einfacher. Im Innenraum können vielfältige Aufnahmen und Befestigungspunkte für die einzubauenden Komponenten integriert sein. Die Form­werkzeuge blieben trotz der Konturen einfach, unser Werkzeugbau hat sie kurzfristig und kostengünstig angefertigt.

Auf Schrauben oder andere Befestigungs­mittel wird verzichtet. Alle Kunststoffteile des Gehäusesystems sind mit präzise ausgeführten Schnappelementen und Justierpunkten spielfrei und manipulationssicher verbunden. Die Montage des Gehäuses erfolgt rationell ohne Werkzeug.

Dickwandspritzguss

Extreme Wandstärken im Dickwandspritzguss. Robuste Spritzgussteile.

Mit unseren vielfältigen und modernen Fertigungs­möglichkeiten stellen wir im Spritzgussverfahren Bauteile mit extrem dicken Wandstärken her. In Kombination mit einem hohen Ingenieurwissen rückt uns das in ein besonderes Leistungs­zentrum.

Die rationelle Fertigung von Bauteilen im herkömmlichen Spritzguss ist schon lange Stand der Technik und zählt zu den wichtigsten Verfahren in der Herstellung von Produkten aus thermoplastischen Kunststoffen. Bei der Auslegung solcher Kunststoffteile und den zugehörigen Spritzgusswerkzeugen gelten konstruktive Richtlinien, die darauf abzielen, dicke Wandstärken und Materialanhäufungen zu vermeiden. Dadurch werden die Konstruktion des Werkzeugs und die Gestaltung des Bauteils komplizierter, vor allem, wenn Wert auf Festigkeit gelegt wird.

Maschinenelemente in kleinen und mittleren Stückzahlen werden vorzugsweise zerspant hergestellt. Dabei braucht über Wandstärkenreduzierungen nicht nachgedacht zu werden, denn zerspante Bauteile sind immer massiv und der scheinbar einfachste Weg.

 

Das Sonderverfahren Dickwandspritzguss ist hier eine Alternative, denn bisher zerspante Maschinenelemente können mit niedrigstem Konstruktionsaufwand und günstigsten Formkosten eins zu eins rationell in Serie gefertigt werden. Voraussetzung ist, dass sich der Verarbeiter mit den werkstofftypischen Eigenschaften der thermoplastischen Kunststoffe auskennt. Besonders geeignet für dieses Verfahren sind Thermoplaste mit einem hohen Molekulargewicht. Mit ihnen lassen sich im Dickwandspritzguss Wandstärken von bis zu 50 mm realisieren. Erschlossen werden Anwendungsgebiete, die eigentlich die Zerspanung und der klassische Spritzguss besetzen.

Daneben perfektioniert der Dickwandspritzguss die Near-net-shape-Strategie als Grundlage einer effektiven spanenden Bearbeitung, indem ein konturnaher und durchaus dickwandiger Rohling anstelle des herkömmlich Halbzeugs aus einem unter Umständen nicht einmal extrusionsfähigem Thermoplast gespritzt wird.

Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet des Dickwandspritzgusses ist die Herstellung von Werkstück­trägern aus kompaktem Kunststoff. Monolithische Werkstück­träger haben Vorteile gegenüber solchen aus tiefgezogenen oder verschweißten Werkstoffen. In ihrer Robustheit übertreffen sie sogar die Werkstück­träger aus thermoplastischem Schaumguss.

Eine Übersicht gibt die unten stehende Tabelle, in der Eigenschaften sowie Vor- und Nachteile des Standardspritzgusses und Dickwandspritzgusses gegenübergestellt sind. Man erkennt, dass die Teilepreise beim Dickwandspritzguss wegen längeren Abkühlzeit über denen des Standardspritzgusses liegen. Somit ist der Dickwandspritzguss für Anwen­dungen im kleinen und mittleren Stückzahlbereich geeignet und kann hier seine herausragende Stärke entfalten.

 

 

Formgebundene Fertigungs­verfahren im Überblick.
 
 

Typische Wandstärke

Wandstärkenverteilung verzugsarm Maßstabilität Robustheit Oberfläche Günstige Formkosten Günstiger Teilepreis
Standardspritzguss 1 - 5 mm sehr gleichmäßig - o - + - +
Dickwandspritzguss 10 - 50 mm möglichst gleichmäßig o - + o o -
Thermoplastische Schaumguss 2 - 20 mm ungleichmäßige Verteilung möglich + + o - + o

Gewindeverbindungen

Messing Gewindeeinsätze für Kunststoffbauteile

Gewindeeinsätze für Kunststoffteile. Zuverlässige und mehrfach wiederverwendbare Gewindeverbindungen über die Lebensdauer der Anwendung hinweg.

Um Kunststoffbauteile aus unterschiedlichen Materialien immer wieder sicher und lösbar zu befestigen, werden metallische Gewindeeinsätze verwendet. Im Besonderen werden Gewindebuchsen dann verwendet, wenn eine regelmäßige Demontage und Bauteilmontage gefordert ist. Die Gewindebuchsen sind in verschiedenen Gewindegrößen erhältlich und orientieren sich an der DIN-Norm 16903.

Falls kein unbegrenzt wiederverwendbares Gewinde gebraucht wird, stellt die Verwendung von Gewindeeinsätzen und losen Montageschrauben vom wirtschaftlichen und technischen Standpunkt aus nicht die ideale Lösung dar. Hier wird die Direktverschraubung mit Hilfe von PT-Schrauben empfohlen.

Rändelarten

Um den Drehmomentwiderstand und den Auszugswiderstand positiv zu beeinflussen wird die Außenform der Gewindebuchsen mit Rändelungen und Nuten versehen. Dadurch wird eine größere Oberfläche und eine Hinterschneidung zwischen Kunststoff und Buchse erzeugt. Die Praxis zeigt, dass gerade Rändel die bevorzugte Wahl sind. Rauhere Rändel wirken sich zwar positiv auf das zulässige Drehmoment aus, bewirken jedoch auch eine Erhöhung der Spannung im Kunststoff. Besonders bei den After-Moulding-Verfahren finden Gewindeeinsätze mit Rändel Anwendung.

In-Moulding

In-Moulding beschreibt das Umspritzen von Gewindeeinsätzen durch das Einlegen der Einsätze in die Werkzeugform vor dem Urformprozess. Dies kann manuell oder unter Einsatz eines Handlingsystems erfolgen.

Umspritzen

Das wichtigste Verfahren, zur Einbringung von metrischem ISO-Gewinde in Kunststoff ist das Umspitzen von Gewindeeinsätzen. Diese werden vor dem Urformen in das Werkzeug eingelegt und von Kernstiften in Position gehalten. Während des Spritzgussprozesses wird eine dosierte Menge plastifizierter Kunststoff unter hohem Druck in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs eingespritzt. Die in Position befindlichen Gewindeeinsätze werden dabei umspritzt. Dadurch werden hohe Auszugs- und Drehmomentwiderstände erzielt.

Für das Umspritzen von Gewindeeinsätzen empfiehlt KERN die Form R 6kt mit Ansatz nach DIN 16903. Durch den sechskantigen Körper weist der Einsatz einen idealen Auszugs- und Drehmomentwiderstand auf. Die Form R 6kt steht in den Standard-Werkstoffen MS 58, Stahl 5 S und Stahl rostfrei zur Auswahl.

Ist das Umspritzen von Gewindeeinsätzen in Anschraubdomen vorgesehen, empfiehlt Kern die Form S rund mit Ansatz nach DIN 16903. Statt einer sechskantigen Kontur weist der Gewindeeinsatz Rändelungen auf. Dies verhindert die Bildung von Spannungsrissen im Anschraubdom. Der Gewindeeinsatz Form S steht in den Standard-Werkstoffen MS 58, Stahl 5 S und Stahl rostfrei zur Auswahl.

 

 

Gewinde d1 M 3  M 3,5 M 4 M 5 M 6 M 8 M 10 M 12
a2 1,6 2 2 2,5 3 4 5 5
b2 1 1 1 1 1 1 1 1
b3 1,8 2 2,8 3,5 4 5,5 6 7
d2 2,5 2,9 3,3 4,2 5 6,8 8,5 10,3
d6 4,2 5 5,5 7 8 10 12,5 16
l2 4,5 5,5 6 7,5 9 12 15 18
l4 7 8 9 10,8 12,8 16,6 20 23,8
Maße in mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gewinde d1 M2 M 2,5 M 3 M 3,5 M 4 M 5 M 6
a2 1,2 1,5 1,6 2 2 2,5 3
b2 0,8 0,8 1 1 1 1 1
b3 1,6 1,6 1,8 2 2,8 3,5 4
d2 1,6 2,05 2,5 2,9 3,3 4,2 5
d6 3,5 3,8 4,2 5 5,5 7 8
l2 3,5 4 4,5 5,5 6 7,5 9
l4 5,2 6 7 8 9 10,8 12,8
Maße in mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

After-Moulding

After-Moulding beschreibt die Montage von Gewindeeinsätzen nach der Entformung des Kunststoffbauteils. Diese Methode ist häufig kostengünstiger gegenüber dem Umspritzen, da das Einlegen der Gewindeeinsätze in die Werkzeugform entfällt und somit die Zykluszeit gesenkt werden kann. Zudem wird Ausschuss, durch eine fehlerhafte Positionierung, reduziert.

Selbstschneidende Gewindeeinsätze

Ähnlich wie bei der Direktverschraubung mittels PT-Schrauben werden die selbstschneidenden Gewindeeinsätze in die vorgeformte oder vorgebohrte Aufnahmebohrung eingedreht. Die Gewindegänge sind dann nicht spanlos sondern schneidend geformt. Die belastbare Verbindung erzeugt gute Bedingungen für Gewindeeinsätze, die nach dem Urformprozess montiert werden.

KERN empfiehlt die selbstschneidenden Gewindeeinsätze ENSAT®-S mit Schneidschlitz von der Firma Kerb Konus. Für spezielle Platzverhältnisse, insbesondere für dünnwandige Spritzgussteile eignet sich der Einsatz der Dünnwand-ENSAT®-SD.

Ultraschallschweißen und Warmeinbetten

Sowohl das Ultraschallschweißen als auch das Warmeinbetten sind Verfahren zur Montage von Gewindeeinsätzen nach dem Formen. Anders als beim Umspritzens der Gewindeeinsätze, finden diese Verfahren nur bei Teilen aus Thermoplasten Anwendung. Das hängt verfahrensbedingt damit zusammen, dass zum Einbetten der Gewindeeinsätze ein lokales Plastifizieren des Kunststoffes notwendig ist. Nur thermoplastische Kunststoffe lassen sich in einem bestimmten Temperaturbereich beliebig oft aufschmelzen und abkühlen.

Die Gewindeeinsätze werden in beiden Verfahren in die zuvor plastifizierte Aufnahmebohrung unter Zugabe einer kontrollierten Kraft eingebettet. Es muss sichergestellt werden, dass eine ausreichende Menge an Kunststoff verdrängt wird, um die äußere Kontur des Gewindeeinsatzes abzudecken. Andernfalls wird der maximale Auszugs- und Drehmomentwiderstand nicht erreicht.

Kalteinpressen

Das Kalteinpressen ist ein schnelles und kostengünstiges Verfahren zum Einbetten von Gewindeeinsätzen in weichem Kunststoff. Zur Steigerung des Auszugs- und Drehmomentwiderstands eignen sich Einsätze mit schräger Rändelung. Die einfache Montage kann mit einem Hammer oder einer Presse erfolgen.

 

Konstruktionsrichtlinien

Die Konstruktionsrichtlinien gelten für die Gestaltung der Aufnahmebohrung und der Dome. Eine richtige Aufnahmebohrung trägt maßgeblich zum festen Sitz des Gewindeeinsatzes bei. Ein Untermaß der Bohrung kann zu Spannungen und Rissen im Kunststoff führen. Ein Obermaß hingegen reduziert den maximalen Auszugs- und Drehmomentwiderstand.

Aufnahmebohrung

Grundsätzlich sind gespritzte Bohrungen gebohrten Bohrungen vorzuziehen. Durch die dichtere und härtere Oberfläche der Bohrung erhöht sich die Festigkeit. Diese sollten mindestens zwei Gewindegänge länger sein als der Gewindeeinsatz. Für die selbstschneidenden Gewindeeinsätze ENSAT® von der Firma Kerb Konus entnehmen Sie bitte die Mindestlochtiefe aus den Werksnormen 302 0 und 303.

Die Durchmesser der Aufnahmebohrungen findet man in den Datenblättern der Herstellern. Insbesondere, wenn harte und spröde Werkstoffe oder Füllstoffe eingesetzt werden, empfehlen wir den Durchmesser zu erhöhen und in Versuchen zu testen. Richtwerte für die Bohrlochdurchmesser der ENSAT® finden Sie in den Werksnormen 302 0 und 303. Konische Bohrungen oder ein Ansenken der Bohrung reduzieren die Montagezeiten bei After-Mould-Verfahren und gewährleisten ein sauberes Ausrichten der Einsätze.

Dom

Die richtige Gestaltung der Dome beeinflusst zusätzlich den Sitz der Buchse. Der Durchmesser der Dome sollte so gewählt werden, dass die Wandstärke das Einbaudrehmoment der Schraube aufnehmen kann. In Verbindung mit dem TSG-Verfahren stellen dickwandige Dome keine Probleme dar. Bitte entnehmen Sie aus den Tabellen die Richtwerte für die Außendurchmesser der Anschraubdome.

 

Ensat®-S 302 0 (selbstschneidend, Standard)

Innengewinde Außengewinde Gewindesteigung Länge

Bohrloch-

durchmesser

(Richtwert)

Anschraubdom-

durchmesser

(Richtwert)

Mindest-

Bohrlochtiefe

bei Sacklöchern

M 3 5 0,5 6 4,7 bis 4,8 7,5 bis 12,5 8
M 3,5 6 0,75 8 5,6 bis 5,7 9 bis 15 10
M 4 6,5 0,75 8 6,1 bis 6,2 9,75 bis 16,25 10
M 5 8 1 10 7,5 bis 7,6 12 bis 20 13
M 6 10 1,5 14 9,2 bis 9,4 15 bis 25 17
M 8 12 1,5 15 11,2 bis 11,4 18 bis 30 18
M 10 14 1,5 18 13,2 bis 13,4 21 bis 35 22
Maße in mm            
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Ensat®-SD 303 (selbstschneidend, Dünnwand)

Innengewinde Außengewinde Gewindesteigung Länge

Bohrloch-

durchmesser 

(Richtwert)

Anschraubdom-

durchmesser

(Richtwert)

Mindest-

Bohrlochtiefe

bei Sacklöchern

M 3 4,5 0,5 6 4,2 bis 4,3 6,75 bis 11,25 8
M 3,5 5 0,6 6 4,7 bis 4,8 7,5 bis 12,5 8
M 4 6 0,7 6 5,6 bis 5,7 9 bis 15 8
M 5 7 0,8 8 6,6 bis 6,7 10,5 bis 17,5 10
M 6 8 1 10 7,5 bis 7,6 12 bis 20 13
M 8 10 1,25 12 9,2 bis 9,4 15 bis 25 15
M 10 12 1,5 15 11,2 bis 11,4 18 bis 30 18
Maße in mm            

Polyphenylenoxid (PPE) Kleben

Spritzgegossenes Lüfterrad in zwei Varianten. Mit oder ohne aufgeklebter Deckscheibe

Variantenfertigung durch Kleben. Serienfertigung von geschlossenen und offenen Lüfterrädern.

Die Lüfterflügel sitzen unter der Gebläsehaube von Elektromotoren. Wir fertigen zwei Varianten, mit und ohne Lüfterwand.

Die Fertigung der beiden Bauteile erfolgt in einfachen, kostengünstigen Form­werkzeugen. Denn das Kleben der Lüfterwand erübrigt eine mechanisch komplexe Schieberform.

Die Klebung des amorphen PPE erfolgt mit Lösungs­mittel, einem Butanon. Sie verbindet die beiden Bauteile wie aus einem Guss.

Spulenkörper aus Kunststoff

Kunststoff-Spulenkörper aus verschiedenen Thermoplasten

Spezielle Spulenkörper, auch in kleinen Losgrößen. Vorteile glasverstärkter Thermoplaste nutzen.

Kern fertigt Spulenkörper für Transformatoren, Spulen, Drosseln, Antennen und andere induktive Bauteile. Dabei nutzen wir die Kosten­vorteile und Eigenschaften von glasfaser­verstärkten Thermoplasten.

Spulenkörper sind im Wesentlichen drei Arten von Belastungen ausgesetzt:

Mechanik. Relativ zur Bauteilgröße übt die Drahtwicklung enorme Kräfte auf den Spulenkörper aus. Gleichzeitig sind dünne Wandstärken für die Induktion ideal. Damit ist der Abstand zwischen Wicklung und Spulenkern möglichst klein. Diese Forderung erfüllen Werkstoffe mit exzellenten mechanischen Festigkeiten.

Brandverhalten. Für elektrische und elektronische Bauteile werden meist Einstufungen in Brandklassen nach UL 94 gefordert. Bei der Festlegung des Werkstoffes berücksichtigen wir die dünne Wandstärke von Spulenkörpern.

Wärme. In elektrischen Bauteilen entsteht Wärme, besonders bei hoher Leistungsdichte. Glasfaserwerkstoffe bieten eine hohe Wärmeform­beständigkeit.

Thermoplastische Spulenkörper fertigen wir für die Elektrotechnik und Energietechnik, Informationstechnik und Messtechnik, Medizintechnik, Schweißtechnik und für den allgemeinen Maschinenbau.

Thermoplastische Spulenkörper.
Eine Auswahlliste der Werkstoffe.
Wir fertigen Kunststoff-Spulenkörper aus spritzgegossenen Granulaten und zerspanten Halbzeugen.
  mechanische Festigkeit
 
Kriechstrom­festigkeit Wärmeform­beständigkeit CTI Glühdrahtprüfung
IEC60695-2-12 GWFI
Brennverhalten nach UL 94
Einheit [MPa] [–] [°C] [°C] bei Wandstärke [mm]

Brandklasse UL 94 HB (horizontal burn)

PA 6/6T GF50 260 570 230 650 HB (1,5)
PA 6/6T GF60 250 600 285 700 HB (0,8)
PPA GF33 193 550 280 700 HB (1,5)
PA 66 GF35 150 450 250 700 HB (1,5)
PBT GF30 135 375 215 650 HB (0,75)
PA 46 GF30 115 500 290 675 HB (0,9)
PA 6 GF30 110 450 210 700 HB (1,5)
PA 12 GF30 105 550 160 650 HB (0,75)

Brandklassen UL 94 V-2 und V-0 (vertical burn)

LCP GF30 190 175 235 960 V-0 (0,2)
PPA GF33 V0 169 550 273 V-0 (0,75)
PEI GF30 165 150 210 V-0 (0,25)
PEEK GF30 156 175 315 V-0 (0,41)
PPS GF40 150 125 260 V-0 (0,38)
LCP GF30 HT 150 175 276 V-0 (0,2)
PBT GF30 V0 145 200 205 V-0 (0,4)
PES GF20 130 125 212 V-0 (0,4)
PA 46 GF30 V0 125 225 290 V-0 (0,3)
PA 66 GF35 V0 120 600 250 V-0 (0,8)
PA 66 V2 50 600 75 V-2 (0,4)

Ultraschallnieten

Ultraschallnieten von thermoplastischen Kunststoffteilen.

Ultraschall nietet Formschlüsse. Spaltfreie Verbindung durch Überwindung der Rückstellelastizität.

Kern nietet mit Ultraschall thermoplastische Kunststoffe untereinander und mit anderen Materialien. Dabei muss nur ein Fügepartner thermoplastisch sein.