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Abdeckungen von Airbags werden meist durch Spritzgießen hergestellt: Man schmilzt den Kunststoff, spritzt ihn in eine Form und kühlt ihn ab, bis er wieder erstarrt. Für die Produktion von Abdeckungen für Airbags findet mittlerweile häufig das neue Thermoplast-Schaum-Spritzgießen (TSG) Einsatz, mit sich allerdings Schlieren bilden können. Fraunhofer Forscher zeigen nun, wie sich solche Fehler vermeiden lassen.

Gegenüber dem herkömmlichen Spritzgießverfahren bietet die TSG-Technik einige Vorteile: Sie spart bis zu 30 % Material ein und die Bauteile sind verzugsärmer – haben also weniger Dellen. Außerdem sind die Konstrukteure bei der Gestaltung flexibler: Müssen sie beim herkömmlichen Spritzgießen darauf achten, den flüssigen Kunststoff vom dickeren Bauteilstück in die dünneren hinein zu spritzen, geht dies beim Thermoplast-Schaum-Spritzgießen auch anders herum – also vom dünneren Bauteilstück in das dickere. Das neuartige Verfahren birgt auch einen Nachteil: Auf den Oberflächen der Kunststoffteile bilden sich Schlieren. Dass man diese bei den meisten Airbag-Abdeckungen nicht sieht, liegt an der Narbenoptik, die Unregelmäßigkeiten kaschiert. Forscher am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologien ICT in Pfinztal wollen diese Schlieren nun ausmerzen – und dem Verfahren so auch zu Anwendungen verhelfen, bei denen die Bauteile gut sichtbar sind und ohne Oberflächenstrukturierung eingesetzt werden sollen.

Beim Thermoplast-Schaum-Spritzgießen handelt es sich um eine übliche Spritzguss-Technik, bei der Kunststoff aufgeschmolzen und in eine Form gespritzt wird, bevor er erstarrt. Allerdings hat die TSG-Maschine eine zusätzliche Funktion: In die Kunststoffschmelze strömt Treibgas. Spritzt man dieses Gemisch in die Form, sinkt der Druck drastisch – ähnlich wie bei einer Sprudelflasche, die geschüttelt und dann geöffnet wird. Die Folge: Der Kunststoff, Forscher sprechen von Polymer, schäumt auf. Das fertige Bauteil ist daher nicht kompakt, also innen und außen gleich, sondern wie ein Sandwich aufgebaut. Innen besteht es aus dem geschäumten Kunststoff, während die Außenflächen kompakt und hart sind. Schlieren entstehen, weil die heiße Polymerschmelze Schaumblasen bildet, wenn sie durch das kühle Werkzeug fließt. Diese werden durch den Druck der Polymerschmelze an der Werkzeugwand zerdrückt – die Unebenheiten erstarren mit der Schmelze und bleiben an der Oberfläche des fertigen Bauteils sichtbar.

»Wir vermeiden die Schlierenbildung, indem wir das Werkzeug variotherm beheizen«, sagt Andreas Menrath, Wissenschaftler am ICT. »Das Polymer bleibt durch die höhere Werkzeugtemperatur während des Einspritzens länger verformbar, wenn es mit dem Werkzeug in Kontakt kommt. Die Blasen erstarren daher nicht sofort, stattdessen wird die Oberfläche glattgedrückt.« Die Anlagentechnik, die dazu nötig ist, haben die Forscher bereits erprobt und eingesetzt. Momentan arbeiten sie an einer weiteren Möglichkeit, die Schlieren zu verhindern: Das Werkzeug wird mit einer Isolierung beschichtet, die dafür sorgt, dass die Wärme länger im Polymer bleibt. Derzeit testen die Ingenieure verschiedene Materialien und Schichtdicken.


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