s-Fit gibt eine neue richtung vor - Ceracon

sonderdruck der Firma
www.ceracon.com
s-FiT
Geschäumte Dichtungen direkt anspritzen
Weichschaumdichtungen im Spritzgießwerkzeug als Alterntive zum FIPFG-Verfahren
T r i a l o G D e r D i c h T u n G s - u n D K l e b e T e c h n i K

| auTomoTive
s-FiT
Dichtung direkt anspritzen
Echte Weichschaumdichtung statt TPE-Dichtung im Spritzgusswerkzeug
FLÜSSIGDICHTUNGEN – Mit SFIT (Soft Foam
Injection Technology) ist es jetzt im One-Shot-
Verfahren innerhalb eines Kunststoffspritzgusswerkzeugs
möglich, echte Weichschaum-
dichtungen (z.B. aus Polyurethan) direkt an
thermoplastische Bauteile anzuspritzen. Kunststoffbauteile
mit Dichtungen werden bisher
häufig mittels 2K-Spritzgusstechnik hergestellt,
bei der nach dem Thermoplastprozess
zumeist ein TPE-Material zugeführt wird. Die
Dichtungseigenschaften der so produzierten
Bauteile lassen jedoch oft zu wünschen
übrig, denn unter Verpressung verbaute
TPE-Dichtungen verformen sich plastisch
über die Zeit und durch Temperatureinflüsse.
Dadurch lässt die Dichtwirkung mit der Zeit
nach. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen
führt die fehlende Elastizität des TPE-
Materials ebenfalls zu Undichtigkeiten. Die
Vorteile einer echten Weichschaumdichtung
liegen auf der Hand: Durch das Aufschäumen
des Dichtmaterials (z.B. PUR) mit Luft
entsteht eine weichelastische Schaumdichtung
mit duroplastischen Eigenschaften. Sie
ist komprimierbar und liefert gleiche Rückstellkräfte,
unabhängig von der Verpressungsdauer
und innerhalb einer Umgebungstemperatur
von -40 °C / +90 °C.
Der SFIT-Produktionsprozess bietet – gegenüber
der herkömmlichen 2K-Spritzgusstechnik
– entscheidende Vorteile. So wird keine
teure 2K-Spritzgussmaschine benötigt, um
Bauteile mit SFIT-Weichschaumdichtungen
zu spritzen. Die Technologie wird mit einer
herkömmlichen Anlage mit 1K-Steuerung
in Verbindung mit dem externen Schaumaufbereiter
„FOAMPLY M” realisiert. Als Basis
zur Formgebung wird auf bewährte 2K-
Werkzeugtechniken zurückgegriffen, die
freie Dichtungsformgebungen ermöglichen.
Die Inbetriebnahme der Anlage ist selbst
nach längeren Stillstandszeiten ohne nennenswerte
Ausschussproduktion möglich.
Mit SFIT ist es nun erstmals möglich, weichelastische
Schaumdichtungen direkt am
Spritzgussteil im Vollautomatikprozess zu
produzieren. Die Schaumprozesszeit liegt
meist unter den Kühlzeiten der Thermoplastbauteile
und eine Beschichtung des
Werkzeugs bewirkt, dass dort zwischen den
Produktionszyklen keine Trennmittel aufgebracht
werden müssen. Dadurch werden
kurze Taktzeiten und hohe Ausbringungsmengen
möglich. Dieser wirtschaftliche Vorteil
wird ergänzt durch geringen Platz- und Investitionsbedarf,
denn weder Automatisierungs-
noch Ofentechnik sind notwendig.
Zudem fallen keine Sonderlizenzkosten an.
CeraCon GmbH
www.ceracon.com
sonderveröffentlichung: Dies ist ein beitrag aus der 03 | 007
Gut zu wissen:
• Weichschaumdichtungen haben gegen-
über TPE-Dichtungen gleiche Rückstellkräfte,
unabhängig von der Verpressungsdauer
und im Temperaturbereich von -40 °C /
+90 °C
• Kostensenkungen, da keine 2K-Spritzgussmaschine
benötigt wird
• Weichschaumdichtungen direkt im vollautomatischen
Prozess auftragen
• Keine Trennmittel aufgrund geringer Abkühlzeiten
notwendig
• Keine Automatisisierungs- und Ofentechnik
notwendig
Braking-Sunstar SpA | www.sunstar-engineering.de | K: Halle 11/G06

s-FiT gibt eine neue richtung vor
Weichschaumdichtungen im Spritzgießwerkzeug als Alternative zum FIPFG-Verfahren
»1 Die benötigte ausrüstung für s-FiT: eine her-
kömmliche spritzgießanlage in verbindung
mit dem externen schaumaufbereiter FoamPlY ®
(bild: Kratschmann concept)
FlÜssiGDichTunGen/be- unD verarbei-
TunG – Das abdichten von bauteilen gegenüber
dem einfluss von Wasser, Feuchtigkeit,
staub oder schmutz ist seit Jahr-
zehnten eine große herausforderung für
hersteller der verschiedensten branchen.
Für automobilzulieferer steht – neben der
sicheren abdichtung der Zulieferteile – die
automatisierung der Prozesse im Fokus –
können daraus letztendlich entscheidende
Wettbewerbsvorteile resultieren.
In modernen Automobilen müssen meistens
Elektronikbauteile oder empfindliche Mechaniken
geschützt werden, so z.B. Fahrzeugheckleuchten
vor Spritzwasser oder
KFZ-Schlosskästen vor Regen. Aber auch
die Motorengehäuse von Bohrmaschinen
sind gegen Bohrstaub zu schützen und Gebindedeckel
von Farbeimern gegen unerwünschten
Materialaustritt abzudichten.
Allen diesen verschiedenen Bauteilen ist
gemein, dass sie in großer Stückzahl und
deshalb in der Regel maschinell, mithilfe
eines hohen Automationsgrades produziert
werden. Es ist deshalb notwendig, dass
auch das Aufbringen der Dichtung mindestens
mit gleichem Automatisierungsgrad
geschieht, um die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses
zu erhalten. Zudem weisen
von Hand eingebrachte Dichtschnüre oder
Klebepads im Vergleich oft unzureichende
Wirkungseigenschaften auf.
Seit mehreren Jahren löst das Maschinenbau-Unternehmen
CeraCon zusammen mit
seinem Technologiepartner SUNSTAR diese
Aufgabenstellung erfolgreich für seine
zahlreichen Kunden. Das einkomponentige
FOAMPLY ® -Prinzip arbeitet dabei auf denkbar
einfache und deshalb verlässlichste
Weise. Ein einkomponentiges Polyurethanmaterial,
das in einer zähen, honigartigen
Konsistenz vorliegt, wird über eine Hubkolbenpumpe
in den Schaumaufbereiter gefördert.
Dort wird das Material mechanisch
mit Luft befüllt, sodass am Ende ein feiner,
homogener und formstabiler Schaum ausgetragen
werden kann, der in seinen Wirkungseigenschaften
seine manuell aufgebrachten
Pendants weit übertrifft. Für den
anschließenden Austragungsprozess galt
bisher das FIPFG-Verfahren (Formed in-
Place Foam Gaskets) als die Ideallösung.
Ein Roboter oder ein Achs-Handlingssystem
führt dabei das Ventil, aus dem der Polyurethanschaum
formstabil in Raupenform
austritt und dabei direkt entlang von dreidimensionalen
Geometrien auf Bauteile
aufgetragen wird. Gleiches gilt für den Fall,
dass das Schaumventil fest montiert ist
und das Bauteil entlang der gewünschten
Kontur darunter vorbei geführt wird. Die anschließende
rasche Aushärtung des Schaummaterials
unter ca. 80 °C Temperatur zum
sofortigen Einsatz der Bauteile bei vollständig
hergestellten Rückstellkräften unterstützt
die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses,
denn unter entsprechendem Automatisierungsgrad
lassen sich so Taktzeiten unter
5 s realisieren.
leistungsfähige Werkstoffe mit modernen
verfahren kombiniert
Bei einem Kundenprojekt wurde man vor
die Aufgabe gestellt, die Aushärtezeiten des
Schaums und mit ihr die Gesamttaktzeit
des Auftragsprozesses noch weiter zu verringern.
Es handelte sich dabei um die Beschäumung
von B-Säulen-Kunststoffblenden
für einen namhaften deutschen Auto-
mobilzulieferer. Man kam auf die Idee, die
eben kunststoffgespritzten und damit noch
warmen Blenden durch einen Roboter aus
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der Spritzgießanlage zu entnehmen und direkt
dem Beschäumungsprozess zuzuführen.
Die vorhandene Restwärme der Bauteile
kam dabei gerade recht und verkürzte
die Aushärtezeit des verwendeten Penguin
Foam ® Polyurethanmaterials nochmals entscheidend.
Diese Erfahrung ermunterte CeraCon noch
einen Schritt weiter zu gehen. Eine Analyse
ergab, dass es sich bei rund 85% aller Kundenprojekte
um Kunststoffbauteile handelt,
die nach ihrem Spritzgieß-Herstellungsprozess
abgedichtet werden sollen. Wenn vorhandene
Wärme den Gesamtprozess so
positiv beeinflusst, warum nicht gleich den
Spritzgießprozess mit dem Schäumprozess
innerhalb des Werkzeugs der Spritzgießanlage
vereinen und das Bauteil komplett mit
Weichschaumdichtung ausgeben? Zusammen
mit Spezialisten der Demag Plastics
Group wurde daraufhin das S-FIT-Verfahren
(Soft-Foam Injection Moulding) entwickelt
»1. Damit war es nun erstmals möglich,
weichelastische Polyurethanschaumdichtungen
direkt am Spritzgussteil im Vollautomatikprozess
einer Spritzgießmaschine zu
produzieren. Als Basis dient eine beliebige,
herkömmliche Einkomponenten-Spritzgießanlage
in Verbindung mit dem externen
Schaumaufbereiter FOAMPLY ® in Form eines
Beistellaggregats. Zur Formgebung für
das thermoplastische Bauteil wie für die
duroplastische Dichtungsschaumform wird
auf bewährte Zweikomponenten-Werkzeugtechniken
zurückgegriffen (Kernhub-, Wende-,
Umsetzwerkzeuge etc.) »2. Das simple
Verfahren bietet eine Reihe entscheidender
Vorteile: Erstmals werden für echte Weichschaumdichtungen
aus Polyurethan nahezu
beliebige Dichtungsformgebungen und
-oberflächenstrukturen möglich, die sich
von der bisher statischen Raupenform des
FIPFG-Verfahrens erheblich unterscheiden
»3/4. Die Aushärtezeit des Schaumes liegt
meist unter den Kühlzeiten der Thermoplastbauteile,
was kurze Taktzeiten und
hohe Ausbringungsmengen ermöglicht.
Dieser wirtschaftliche Vorteil wird ergänzt
durch geringen Platz- und Investitionsbedarf,
denn weder Automatisierungs- noch
sonderveröffentlichung: Dies ist ein beitrag aus der 01 | 010

» Querschnitt durch ein s-FiT-Prototypenwerkzeug:
es wird auf bewährte K-Techniken zurückgegriffen
(Kernhub-, Wende-, umsetzwerkzeuge etc.) (bild:
Kratschmann concept)
Ofentechnik sind notwendig. Die Inbetriebnahme
der Anlage ist selbst nach längeren
Stillstandszeiten, wie z.B. am Wochenende,
ohne nennenswerte Ausschussproduktion
möglich.
erste Praxiserfahrungen
Kürzlich wurde die erste S-FIT Serienanlage
beim Spritzgussspezialisten und Automobilzulieferer
FWB in Betrieb genommen. Dabei
kam gleich eine weitere Spezialität von
S-FIT gegenüber dem herkömmlichen FIPFG-
Verfahren zum Tragen: Ein Grundträger aus
PP wird vollständig mit Penguin Foam ®
Polyurethanschaum zu einer Schichtungsklappe
umspritzt. Dadurch ergab sich eine
anspruchsvolle Aufgabe für den Bau des
Serienwerkzeugs, bei dem nahezu alle formgebenden
Elemente mit Schaum benetzt
werden. Auch für die Prozessführung der
Schaumkomponente war der Schritt in die
dritte Dimension eine Herausforderung.
Lange Fließwege bei engen Querschnitten,
kurze Prozesszeiten und eine filigrane
Struktur des Bauteils waren die Aufgaben,
die es zu lösen galt. Um den Anforderun-
gen des 4+4-fach Werkzeugs und dem geplanten
Prozess gerecht zu werden, wurde
eine neuartige Generation des Schaumaufbereiters
FOAMPLY ® MX entwickelt. Die
Merkmale dieser Anlage sind die hohe Dosierleistung
und die nochmals gesteigerte
Präzision in der Dosiergenauigkeit. Dies
wird durch den Einsatz von neuen servomotorisch
angetriebenen Dosierkolbenpumpen
realisiert. Mit dieser Maschinengenerati-
»3 erstmals werden nahezu beliebige Dichtungsformgebungen
und -oberflächenstrukturen möglich,
die sich von der statischen raupenform erheblich
unterscheiden
on ist es nun möglich, Materialausbringungen
von bis zu 160 g/s zu realisieren.
In mehreren Versuchsreihen wurden Prozess
und Bauteile auf Herz und Nieren getestet.
Die hohen mechanischen und dynamischen
Anforderungen werden durch die
einzigartige Performance des 1K-PUR erbracht.
So muss die Dichtigkeit 60.000 Belastungszyklen
unter verschiedenen klimatischen
Bedingungen standhalten. Eine
Anforderung, die das Penguin Foam ® Polyurethanmaterial
am besten leistet, denn
innerhalb einer Umgebungstemperatur von
-40 °C/+90 °C liefert es immer gleiche
Rückstellkräfte, unabhängig von der Verpressungsdauer.
Diese Tatsache wurde innerhalb
des Projektverlaufs immer wieder von
FWB unterstrichen, denn kein anderes bisher
eingesetztes Material lieferte – laut seinen
Angaben – so gute Ergebnisse, wie dieses Material
in Verbindung mit dem S-FIT Verfahren.
Die Realisierung des Prototypen- und des
Serienwerkzeugs wurde durch FWB hervorragend
gelöst, der sich in diesem komplexen
Umfeld als ein sehr innovativer und
kompetenter Partner erwies. FWB ist nun in
der Lage, seinen ohnehin schon hoch integrierten
Prozessen die S-FIT-Technologie
hinzuzufügen. Damit erweitert er sein Portfolio
elektronischer Komponenten und umspritzter
Metallkontakte in Kombination mit
Spritzguss nun um die Wasserdichtheit. Ein
entscheidendes Merkmal, welches FWB ab
sofort noch deutlicher von seinen Marktbegleitern
unterscheidet.
sonderveröffentlichung: Dies ist ein beitrag aus der 01 | 010
»4 musterbauteil
eines Testprojekts
mit gezackter schaum-
kontur, die derartig nur
mit dem s-FiT-verfahren
realisiert werden kann
FaKTen FÜr KonsTruKTeure
• Echte Weichschaumdichtungen aus
Polyurethan mit nahezu beliebiger
Dichtungsformgebung und
-oberflächenstruktur
FaKTen FÜr einKäuFer
• Automatisierte Fertigung mit
schnellen Taktzeiten
• Geringer Platz- und Investitionsbedarf,
da weder Automatisierungs-
noch Ofentechnik notwendig sind
FaKTen FÜr QualiTäTsmanaGer
• Das Penguin Foam ® Polyurethanmaterial
leistet innerhalb einer Umgebungstemperatur
von -40 °C/+90 °C
immer gleiche Rückstellkräfte,
unabhängig von der Verpressungsdauer
CeraCon GmbH
www.ceracon.com
Von Dr. Frank Kukla, geschäftsführender
Gesellschafter und Heiko
Weiner, Produktmanager S-FIT
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