Technische Kunststoffteile: Vom Verarbeiter zum Entwicklungspartner Von CAD/CAM zur Serie - KEM

Technische Kunststoffteile: Vom Verarbeiter zum Entwicklungspartner

Von CAD/CAM zur Serie

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Für Kunden entwickeln, um anschließend wirtschaftlich produzieren zu können – das ist die Devise eines mittelstän-dischen kunststoffver-arbeitenden Betriebs, der demnächst sein 50jähriges Jubiläum feiert. Neben seinem Verschlußtechnik-Programm ist der Bereich Technische Kunststoffteile bekannt für die Produk-tion von technisch und mechanisch anspruchsvollen Bauteilen und -gruppen.

Der Autor Dipl.-Ing. Frank Kolde ist Projektleiter Technischer Verkauf, Bereich K-Tech bei Pöppelmann GmbH & Co., Lohne

Start vor fünfzig Jahren
Mit Kork fing alles an: Im Sommer 1949 begann Josef Pöppelmann in Lohne damit, aus Bremen angelieferte Korkplatten zu Flaschenkorken zu verarbeiten. Mit dem einsetzenden Wirtschaftswunder blühte das kleine Unternehmen rasch auf. 1955 Beginn der Herstellung Verschlüsse aus Kunststoff. 1960 überschritt der Jahresumsatz erstmals die Millionengrenze. 1962 zweites Standbein: Produktion technischer Teile. Die auch für eine Zeit mit hohen Wachstumsraten rasante Unternehmensentwicklung zeigen weitere Eckdaten: 1980 arbeiteten bereits über 300 Mitarbeiter in 5 Hallen mit zusammen 15 000 m² Grundfläche. Bis 1990 hatte sich die Mitarbeiterzahl verdoppelt und heute, kurz vor dem 50jährigen Firmenjubiläum, beschäftigt die Pöppelmann GmbH & Co. über 800 Mitarbeiter, davon rund 80 im eigenen, mit modernster Daten- und Maschinentechnik ausgestatteten Werkzeugbau. Die über 300 Spritzgießmaschinen in der Produktion haben Schließkräfte zwischen 200 und 8000 kN. Die kleineren Maschinen stammen überwiegend von Arburg, die größeren lieferte meist die Krauss-Maffei-Gruppe.
Von Funktionsteilen für die Fahrzeug-industrie…
Zu den wichtigen Abnehmerbranchen zählt die Fahrzeugindustrie. Als Zulieferer hat sich Pöppelmann auf nicht sichtbare Funktionsteile spezialisiert. Damit beispielsweise im 3er BMW der Fahrer die gewünschte Heizungs- und Lüftungsfunktion bequem mit einem einzigen Drehschalter einstellen kann, ist unter der Armaturentafel ein Verstellgetriebe erforderlich. Es überträgt die gewählte Einstellung der Heizung auf die Lüfterklappen. Die gesamte Mechanik muß sich angenehm, wiederholgenau und ohne Kratz-, Quietsch- oder Klappergeräusche betätigen lassen.
Bei der in enger Zusammenarbeit zwischen dem BMW-Systemlieferanten Behr, Stuttgart, und Pöppelmann erarbeiteten Lösung greifen drei den verschiedenen Lüfterklappen zugeordnete Hebel in Führungsbahnen einer Kurvenscheibe ein. Bereits bei der kunststoffgerechten Konstruktion der acht Getriebeteile haben die Konstrukteure von Pöppelmann auf eine einfache Montage mit Schnappverbindungen und ohne Verwechslungsmöglichkeiten geachtet. Kriterien für die Materialwahl waren u.a. hohe Steifigkeit und Maßhaltigkeit sowie gutes Gleit- und Verschleißverhalten. Die Kombination von Polyamid für die Hebel und Polyacetal für die Kurvenscheibe erfüllt diese Forderungen und ergibt einen geräusch- und abriebfreien Lauf. Die Erfahrungen im Werkzeugbau und in der Kunststoffverarbeitung stellen eine hohe Genauigkeit und Oberflächenqualität sicher. Auf die teilautomatisierte Montage folgt eine 100-%-Prüfung des Getriebes. Dabei darf das Antriebsmoment maximal 0,25 Nm betragen, damit das Verstellgetriebe die Anforderungen des Fahrzeugherstellers erfüllt.
… über den Gerätebau…
Bei einer neuen Motorsense war die schnelle Markteinführung ein vorrangiges Entwicklungsziel. Pöppelmann hat es übernommen, das Gehäuse über dem Zweitakt-Benzinmotor sowie einige weitere Teile kunststoffgerecht zu konstruieren, zu bemustern und zu fertigen. Wegen einer Messe waren innerhalb von acht Wochen Musterteile erforderlich. Der Bau der Spritzgießwerkzeuge sollte bereits zwei Wochen später beginnen. Beide Termine ließen sich durch praktiziertes Simultaneous Engineering mit interner Terminüberwachung einhalten.
Ein Lastenheft für das Gehäuse legte u. a. die Außenkontur, zahlreiche Anschlußmaße, die Zentrierung des Benzintanks sowie wärmetechnische Anforderungen fest. Für einen problemlosen Datenaustausch per ISDN war die CAD-Konstruktion mit Hilfe von Catia zu erstellen. Wegen der hohen Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften, an die Oberflächenqualität sowie an die Wärme- und Lichtbeständigkeit wurde als Werkstoff ein UV-stabilisiertes, verstärktes Polyamid mit 30 % Glasfasern festgelegt.
Nach Abschluß der Konstruktion wurden die CAD-Daten als STL-File an eine Stereolithografie-Anlage überspielt, um einen Prototypen herzustellen. Daran ließen sich zunächst alle Anschlußmaße überprüfen. Anschließend diente er als Urmodell für ein Silikonwerkzeug. Daraus wurden die Messe-Exponate sowie weitere Funktionsmuster hergestellt, die zur Vorbereitung der Montagearbeitsplätze und für Funktionsprüfungen erforderlich waren. Diese gründlichen Vorarbeiten ergeben erhebliche Zeit- und Kostenein-sparungen beim Herstellen der Spritzgießwerkzeuge und in der Fertigung.
… bis zur Medizin-technik
Beim neuartigen Y-Verteiler für ein von der MTW-Endoskopie entwickeltes Kathedersystem war die Konstruktion durch die Funktion weitgehend vorgegeben. Durch den Hauptkanal der Y-Verzweigung kann der Arzt unterschiedliche Diagnose- und Behandlungsinstrumente einführen. Der Seitenkanal ermöglicht es, jederzeit ein Kontrastmittel einzuspritzen. Der Knotenpunkt, in dem die drei Kanäle zusammentreffen, ist die fertigungstechnische Problemzone des Verteilers. Um diese Verbindungsstelle grat- und versatzfrei spritzgießen zu können, tauchen im Werkzeug drei Formstifte Y-förmig ineinander. Ein umlaufender Filmanguß an der Verteilerspitze sowie zwei Punktanschnitte an den beiden Schenkeln stellen zusammen mit einem balancierten Verteilersystem sicher, daß sich die Kerne beim Einspritzen nicht verschieben. Als Material wurde ein leichtfließendes Polyacetal gewählt, das auch dem Sterilisieren im Autoklaven standhält.
Pöppelmann stellt auf der Hannover Messe in Halle 4, Stand C34 aus.
K-Tech-Produkte
KEM 678
Kapsto-Produktpro-
gramm
KEM 679
Eigenprogramm und Auftrags-fertigung
Als Partner der produzierenden Industrie konzentriert sich Pöppelmann heute auf zwei Gebiete. Der Geschäftsbereich Kapsto ist aus der Verschlußtechnik hervorgegangen; ein umfassendes Programm an Kappen, Stopfen und Schutzelementen z.B. für Bohrungen und Gewinde. Es ist in über 50 Produktgruppen gegliedert und umfaßt rund 2500 lagermäßig geführte Normteile.
Im Geschäftsbereich K-Tech sind die Technischen Teile für alle Industriebranchen zusammengefaßt. Dieser Bereich durchlief in den letzten fünf Jahren einen tiefgreifenden Wandel: Früher genügte es, für ein vom Kunden vorgegebenes Formteil das Werkzeug zu konstruieren und das Teil zu fertigen. Heute muß der Verarbeiter in erheblichem Umfang Entwicklungsaufgaben lösen, um anschließend einen Produktionsauftrag zu erhalten. Aus diesem Grund betreibt das Unternehmen heute 16 CAD-Konstruktionsplätze unter den Systemen Catia und Icem DDN. Die Datenfern-übertragung macht einen problemlosen Austausch von Zeichnungen möglich. Zur weiteren Beschleunigung der Entwicklungsabläufe gewinnt Rapid Prototyping einen hohen Stellenwert.
Internet
Für eine neue Generation von Spiral-Kompressoren für Automobil-Klimaanlagen wählte man nach umfangreichen Tests vieler Dichtungswerkstoffe Victrex Peek als Material für die Spiral-Dichtungen. Dieses Polymer verleiht den Dichtungen die nötige Lebensdauer, Steifigkeit und Verschleißfestigkeit, um eine Kältemittel-Leckage zwischen den Kammern jederzeit zu verhindern.
Die Polymerdichtungen befinden sich in Nuten auf der Oberseite beider Spiralen, von denen eine feststeht und die andere rotiert. Die Dichtungen haben im Prinzip die gleiche Funktion wie Kolbenringe, sie werden durch den Druck des Kältemittels nach oben gepreßt und verbessern die axiale Dichtwirkung gegenüber der Wandung. Aufgrund des sehr hohen Druckniveaus muß die Dichtung eine hohe Steifigkeit aufweisen, um nicht aus der Nut gepreßt zu werden. Zudem ist ein niedriger Reibungskoeffi-zient und eine hohe Verschleißfestigkeit unbedingt erforderlich, um die axiale Dichtwirkung über die Lebensdauer aufrecht zu erhalten.
E KEM 680
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