Menu Karriere Sprache: EN/DE/PT

Schäumen


Leichter als Wasser

Leichter durch Schäumen

 

Thermoplastische Polymere können physikalisch oder auch chemisch geschäumt werden. Das Ziel hierbei ist es eine Gewichtsreduktion im Bauteil zu erreichen. Viele thermoplastische Polymere sind für das Schäumverfahren geeignet. Die Spezialisten der AKRO-PLASTIC empfehlen unsere kohlenstofffaserverstärkten Compounds - ICF-Compounds.

Bei der Entwicklung von technischen Compounds für den Leichtbau und speziell für das Schäumverfahren wird der Fokus nicht auf eine absolute Gewichtsreduktion gelegt, sondern vielmehr auf die Kombination einer maximalen Gewichtseinsparung mit der bestmöglichen Erhaltung der mechanischen Eigenschaften. Ferner zeichnen sich Compounds die speziell für das Schäumverfahren entwickelt wurden durch sehr gute Oberflächen und eine gleichmäßige mikrozelluläre Schaumstruktur aus.

 

Die leichtesten Polymere von AKRO-PLASTIC

AKROMID® ICF, AKROTEK® ICF, AKROLOY® ICF

 

Carbon-faserverstärkte Compounds reduzieren das Gewicht von hochfesten Compounds drastisch.

 

 

AKRO-PLASTIC hat neue Wege entwickelt, um trockene, konditionierte Kohlenstofffaserverstärkte Gewebe in eine Polymerschmelze aufzunehmen, die den Mehrwert erhöht. Hierbei handelt es sich um das Zerkleinern der Stoffe in einem mehrstufigen Verfahren, so dass sie gravimetrisch auf einem Extruder dosiert werden können, wie herkömmliche Schnittkohlefasern.

Die Zugversuche zeigen, dass auch bei höheren Temperaturen, mit leichteren ICF-Verbindungen von AKRO-PLASTIC, etwa die gleichen Stärken erreicht werden können, wie bei deutlich höherer Glasfaserverstärkung.

Die Verwendung von ICF-Polymeren ist die perfekte Wahl, um die besten Ergebnisse beim Schäumen von thermoplastischen Polymeren zu erzielen.

 

 

Wir erreichen die besten Werte der gewichtspezifischen Mechanik durch die Verwendung unserer ICF-Polymere zum Schäumen!

Lesen Sie den Fachartikel

Artikel

Schäumen von thermoplastischen Polymeren

Motivation zum Schäumen von thermoplastischen Polymeren

Auf der Suche nach gewichtssparenden Potenzialen findet die Kunststoffindustrie kontinuierlich neue Lösungen. Durch Zugabe eines chemisch gekoppelten Polypropylens und nach Aufnahme von Wasser, weist eine neu entwickelte Polyamidmischung (PA + PP) der Firma AKRO-PLASTIC GmbH in Niederzissen die gleiche Festigkeit wie ein Standard-Polyamid auf. Je nach Anwendung und Grad der Verstärkung sparen die Blends bereits 7-10% an Gewicht gegenüber Standard-Polyamiden und haben eine bessere Fließfähigkeit. Um das Bauteilgewicht noch weiter zu reduzieren, besteht ein Ansatz darin, die Schmelze mit einem chemischen oder physikalischen Treibmittel zu beladen.

 

 

Vorteile von geschäumten Bauteilen aus thermoplastischen Polymeren:

 

• Gewichtsreduzierung/Materialeinsparung

• Reduzierung von Einfallstellen

• Verringerung des Verzugs

• Realisierung von Bauteilen mit größeren Wandstärken

• Erhöhung des Steifigkeits-Gewichtsverhältnis 

Verfahrensvariante des Thermoplast-Schaumspritzgießens

Negativprägen

Negativprägen / Öffnungsprägen ist eine Verfahrensvariante des Thermoplast-Schaumspritzgießens, die wahlweise mit chemischen oder physikalischen Treibmitteln kombiniert werden kann. Das Aufschäumen der Thermoplast-Schmelze wird bei diesem Verfahren durch eine Erhöhung der Grundwanddicke des Bauteils erreicht.

Der Prozess beginnt, nachdem die Kavität komplett gefüllt wurde (Full shot). Nun läuft eine meist sehr kurze Verzögerungszeit ab, damit sich eine kompakte Randschicht ausbilden kann. Anschließend öffnet die Schließeinheit das Werkzeug mittels Präzisionsöffnen bis zum gewünschten Prägehub. Nach dem Einspritzen findet in der Kavität ein Druckabfall statt und das Gas kann aus der Kunststoffschmelze austreten und somit expandieren. Durch die definierte Werkzeugöffnung verliert der Kunststoff während der Expansion nicht den Kontakt zur Werkzeugwand, wodurch sich die Schaumstruktur im Inneren ausbilden kann. Der Schäumprozess führt dazu, dass sich die Wandstärke des Bauteils während der Öffnung immer weiter bis zum Erreichen des gewünschten Prägehubs erhöht. Daraufhin folgt standardmäßig die Restkühlzeit, das Werkzeug öffnet und das Bauteil kann entnommen werden.

Im Negativpräge-Verfahren werden sogenannte Integralschäume erzeugt. Diese zeichnen sich durch eine kompakte, massive Randschicht mit poröser, flexibler Schaumstruktur im Bauteilinneren aus. Die Dichte des Materials nimmt somit von außen nach innen kontinuierlich ab. Daher wird das Verfahren vor allem im Bereich des Leichtbaus verwendet, z.B. für Trägerteile, Unterbodenverkleidungen etc. In diesem Bereich kann es zu hohen Zykluszeitreduktionen sowie Gewichtseinsparungen in der Größenordnung von 30 % und mehr sorgen. Es erfordert jedoch einen ganzheitlichen Ansatz - Konstruktion / Werkstoff / Fertigungstechnik - und benötigt zusätzliche Maschinenausstattung ► Präzisionssteuerung für die Schließeinheit.
(Quelle: thermoPre Fachtagung 2019 „Von der Faser zum Bauteil“)

Eine 300 t Spritzgussmaschine im Technikum der AKRO-PLASTIC ist mit dieser Steuerung ausgestattet, sodass wir bereits unterschiedliche Bauteile mit Hilfe dieses Verfahrens erfolgreich bemustern konnten. In einer Kooperation mit der Firma Arburg konnten wir beispielsweise Demonstrator Bauteile mit Integralschäumen herstellen, die bei Gewichtsreduktionen von 55 % - 60 % sowohl eine gute Schaumstruktur als auch Oberflächenqualität aufweisen.

Leichter durch Schäumen

Schäumprozesse

Methoden

Verfahrensvarianten

Full Shot

 

Das Bauteil wird vollständig gefüllt, verdichtet und die Verschlussdüse ohne eine Nachdruckphase geschlossen, so dass die Maschine bereits die nächste Dosierung starten kann. Dieses Verfahren erreicht eine Gewichtsreduktion von 4% gegenüber dem Standardprozess ohne Treibmittelmittel.

Die mechanischen Eigenschaften des Bautiels bleiben praktisch identisch. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Bauteile nahezu verzugsfrei hergestellt werden können, da der Nachdruck von dem Treibmittel im Compound selbst aufrechterhalten wird und daher überall gleich wirksam ist.

 

Short Shot

 

Das Bauteil wird nicht vollständig gefüllt, die komplette Füllung der Kavität wird durch die Expansion des Treibmittels in der Schmelze erreicht. Mit dem Short-shot Verfahren sind Gewichtsreduktionen von 5 bis 15% möglich.

 

Sprechen Sie mit unseren Experten

Unser globales Netzwerk mit Experten für den Kunststoffvertrieb ermöglicht es uns, Sie überall in der Welt zu unterstützen. Sprechen Sie mit einem unserer Spezialisten und erfahren Sie mehr.

Kontakt