Weniger ist mehr

Maschinenelemente

Leichtbauteile – Der Kunststoffverarbeiter Pöppelmann K-Tech hat sich darauf spezialisiert, Bauteile mit geringerem Gewicht herzustellen. Für diese innovativen Leichtbauweisen hat das Unternehmen neue Verfahren und Technologien entwickelt.

01. Juni 2017

Jedes Gramm, was beim Automobilbau eingespart wird, senkt zugleich den Kraftstoffverbrauch und hilft mit, die immer strengeren CO2-Vorgaben einzuhalten. Aber auch in anderen Industriezweigen gewinnt der Leichtbau immer mehr an Bedeutung. Das Thema ist besonders dann relevant, wenn sich durch eine konsequente Reduzierung des Gesamtgewichts die Betriebskosten senken lassen.

Das Unternehmen Pöppelmann Kunststoff-Tech bietet seinen Kunden unterschiedliche Lösungswege, um signifikante Gewichtseinsparungen zu erzielen. Eine der Stärken von Pöppelmann ist die Kombination leistungsstarker Kunststoffe mit einer kunststoffgerechten Bauteilkonstruktion. Viele Metallbauteile konnten hierdurch bereits erfolgreich in Kunststoff substituiert werden. Auch prozessseitig gibt es neue Lösungswege. Seit einigen Jahren werden Bauteile im Mucell-Verfahren produziert. Neu und ein Bereich mit einem enormen Anwendungspotenzial bieten umspritzte Composites, wie zum Beispiel Organobleche.

Die Experten von Pöppelmann K-Tech führen zu Beginn eines jeden Projekts zur Gewichtsreduzierung gemeinsam mit dem Kunden eine intensive Bauteilebewertung durch: Jede Anfrage wird auf Parameter wie Umsetzbarkeit, Material, Konstruktion, Werkzeug und Prozess überprüft. Dadurch können zunächst nicht direkt sichtbare Potenziale bezüglich Gewichtsreduzierung und Kosteneinsparung aufgedeckt werden. So lassen sich flexiblere Prozesse und maßgeschneiderte Lösungen erreichen.

Das Material muss von Anfang an zur jeweiligen Konstruktion passen – besonders dann, wenn Metallteile in Kunststoff umkonstruiert werden. Damit können bereits in der Konstruktion wichtige Weichen in Bezug auf Funktionalität gestellt werden. Die Entscheidung für das passende Material fällt nach Sichtung der CAD-Daten: Es gilt die Fragen zu klären, wie fest und temperaturbeständig und wie schwer oder flexibel das Material sein muss. Schließlich spielt auch der Preis eine wichtige Rolle.

Das Mucell-Verfahren

Neben der Materialauswahl stellt das Herstellungsverfahren einen zusätzlichen Weg dar, das Bauteilgewicht zu reduzieren. Pöppelmann K-Tech setzt dazu seit vielen Jahren das Mucell-Verfahren ein. Dabei handelt es sich um eine Technologie zum physikalischen Schäumen von Thermoplasten. Während des Plastifizierens wird Stickstoffgas in die heiße Kunststoffschmelze injiziert. Beim Einspritzen ins Werkzeug expandiert das Gas, sodass eine gleichmäßige mikrozellulare Struktur mit einer Zellgröße kleiner als 100 Mikrometer entsteht.

Dieses Verfahren bietet zahlreiche Vorteile: Mithilfe der Maschinenparameter ist der Fertigungsprozess sicher steuerbar und somit absolut reproduzierbar. Durch die Schaumbildung lässt sich das Bauteilgewicht um bis zu 15 Prozent reduzieren sowie Einfallstellen vermindern. Bei einer Bodenplatte für die Automobilindustrie war sogar eine Gewichtsreduzierung von bis zu 33 Prozent möglich. Mit dem Mucell-Verfahren können Formteile darüber hinaus mit geringem Verzug und hoher Steifigkeit hergestellt werden, was laut Hersteller zu einer verbesserten Dimensionsstabilität führt.

Das Ergebnis ist eine höhere Funktionalität bei reduziertem Gewicht und gleichzeitiger Kostenkontrolle.

Weniger Gewicht mit Organoblechen

Als weiteren Weg der Gewichtsreduzierung setzt Pöppelmann K-Tech auf die neuen Konstruktionsmöglichkeiten von Organoblechen. Bei diesen handelt es sich um vorgefertigte Halbzeuge, bestehend aus in Polymer getränktem Endlosglasfaser-Gewebe. Sie werden je nach Kontur zugeschnitten, aufgeheizt und direkt im Spritzgusswerkzeug umgeformt. Organobleche eignen sich vor allem bei flächigen, großen Bauteilen sowie Anwendungen, die hohen mechanischen Belastungen unterliegen. So konnte zum Beispiel das Gewicht eines Steuergeräteträgers für den Automobilbereich um bis zu 50 Prozent gesenkt werden.

Keine Nacharbeit erforderlich

Das Besondere an den Organoblechen von Pöppelmann ist, dass die Funktionsbereiche einfach auf den Einleger gespritzt werden. Zusätzliche, aufwendige Nacharbeitsschritte entfallen. Außerdem sind Festigkeit und Steifigkeit vergleichbar oder zum Teil besser als bei Kompaktspritzguss, die Bauteile jedoch deutlich leichter. us

Auf einen Blick

Pöppelmann

• Die 1949 gegründete Pöppelmann GmbH & Co. KG aus dem niedersächsischen Lohne ist mit 550 Spritzgussmaschinen, Tiefziehanlagen und Extrudern einer der führenden Hersteller in der kunststoffverarbeitenden Industrie.

• Mit über 2.000 Mitarbeitern weltweit produziert das Unternehmen an fünf Standorten Standardprodukte und Sonderanfertigungen aus Kunststoff.

Erschienen in Ausgabe: 05/2017