Innovative Wege zur Gewichtsreduzierung

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Eine der Kernkompetenzen von Pöppelmann K-TECH® besteht darin Bauteile mit geringerem Gewicht herzustellen. Hierfür erarbeitet der Kunststoffverarbeiter stetig neue Wege und Technologien, um innovative Leichtbauweisen zu realisieren.

In der Automobilindustrie hilft jedes eingesparte Gramm von Bauteilen, den Kraftstoffverbrauch zu senken und so die gesetzlichen 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.

Pöppelmann K-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.

Für jede Konstruktion das optimale Material

Die Experten von Pöppelmann K-TECH® führen zu Beginn eines jeden Projekts zur Gewichtsreduzierung gemeinsam mit dem Kunden eine intensive Bauteilebewertung durch: Beim K-TECH® Check wird jede Anfrage auf Parameter wie Umsetzbarkeit, Material, Konstruktion, Werkzeug und Prozess überprüft. So können zunächst nicht direkt sichtbare Potenziale bzgl. Gewichtsreduzierung und Kosteneinsparung aufgedeckt werden. Das Ziel des K-TECH Checks sind flexible Prozesse und maßgeschneiderte Lösungen.

Das Material muss von Anfang an zur jeweiligen Konstruktion passen – besonders dann, wenn Metallteile in Kunststoff umkonstruiert werden. So lassen sich schon in der Konstruktion wichtige Weichen in Bezug auf Funktionalität stellen. Die Entscheidung für das passende Material fällt nach Sichtung der CAD-Daten: Es gilt, Fragen zu klären, wie fest und temperaturbeständig, wie schwer oder wie flexibel das Material sein muss und wie teuer dieses sein darf.

Das MuCell®-Verfahren: leicht aber trotzdem stabil

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 µm entsteht.

Dieses Verfahren bietet zahlreiche Vorteile: Mit Hilfe der Maschinenparameter ist der Fertigungsprozess sicher steuerbar und somit absolut reproduzierbar. Durch die Schaumbildung lässt sich das Bauteilgewicht um bis zu 15 % reduzieren sowie Einfallstellen vermindern. Dies ist besonders bei verzugsanfälligen Bauteilen, beispielsweise bei Batteriegehäusen, ein wichtiger Faktor. Mit dem MuCell®-Verfahren können Formteile zudem mit geringem Verzug und hoher Steifigkeit hergestellt werden, was zu einer verbesserten Dimensionsstabilität führt. Das Ergebnis ist eine höhere Funktionalität bei reduziertem Gewicht und gleichzeitiger Kostenkontrolle.

Organobleche: Gewichtsreduzierung von großen Bauteilen

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, z. B. Crash-Test-Relevanz. Das Besondere bei Organoblechen ist, dass die Funktionsbereiche einfach auf den Einleger gespritzt werden. Zusätzliche, aufwändige Nacharbeitsschritte entfallen. Außerdem sind Festigkeit und Steifigkeit vergleichbar oder zum Teil besser als bei Kompaktspritzguss, die Bauteile jedoch deutlich leichter.

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