Die Vorgaben und Aufgaben in der Automobilindustrie sind klar definiert: mehr Funktion bei weniger Gewicht in immer kürzerer Zeit. Um diese Ziele zu erreichen, setzen viele Hersteller daher auf innovationsstarke Lieferanten mit eigener Entwicklungskompetenz, wie z. B. auf Pöppelmann K-Tech. Die Experten des kunststoffverarbeitenden Unternehmens aus Lohne in Niedersachsen übernehmen Aufgaben, die weit über den Spritzgussprozess hinausgehen. Sie durchleuchten u. a. die verschiedenen Parameter Material, Konstruktion, Prozess und Werkzeugtechnik und unternehmen Simulationen und Laboranalysen.
Da alles unter einem Dach abläuft, können so auch zeitkritische Projekte bewältigt werden. Der Kunde hat einen konkreten Ansprechpartner für sein gesamtes Projekt, der mit den verschiedenen Schnittstellen bei Pöppelmann das Bauteil auf Basis der Anforderungen abstimmt. Je eher die Experten in die Entwicklung eingebunden werden, desto früher lassen sich viele Potenziale in Bezug auf Funktion, Gewichtsreduktion sowie Kosteneinsparung entdecken, die auf den ersten Blick nicht sofort sichtbar sind.
Schritt für Schritt zur richtigen Lösung
Bei Pöppelmann K-Tech stehen die individuellen Anforderungen der Kunden im Fokus. Beispielsweise soll das Bauteilgewicht reduziert werden. Der Hersteller hat verschiedene Stellschauben, die so auf die Anforderungen angepasst werden können, dass eine möglichst effiziente und innovative Lösung entsteht.
Die Bauteilkonstruktion muss den speziellen Anforderungen und Lastenheftvorgaben entsprechen. Hier kann Pöppelmann seine ganze Kompetenz ausspielen. Eigene Konstrukteure und Fachleute für Kunststofftechnik legen das benötigte Bauteil von Anfang an kunststoffgerecht aus und bringen Optimierungsvorschläge ein – das spart wichtige Zeit in der Entwicklungsphase.
Das Material spielt ebenfalls eine große Rolle. Erst, wenn das Material 100%ig zur Konstruktion passt, entsteht auch eine wirtschaftliche Lösung. Relevante Faktoren sind u. a. die Materialfestigkeit und Temperaturbelastung, Kosten, Recycling und natürlich das Gewicht. Ein eigenes Simulationsteam unterstützt bei der Bewertung. Mithilfe von FEM-Berechnungen können Lastenfälle der Anwendungen direkt analysiert werden.
Wichtig ist aber auch, dass wirtschaftliche Fertigungstechnologien und Werkzeugkonzepte für die Serienproduktion realisiert werden. Indem Versuchs- und Serienwerkzeuge konzipiert und auf einen hohen Automatisierungsgrad in der Serienproduktion gebracht werden, lässt sich eine hohe Wirtschaftlichkeit und Prozesssicherheit erreichen.
Material für Gewichtsreduzierung sehr relevant
Die wohl wichtigste Stellschraube für den Leichtbau stellt die optimale Auswahl des Materials dar. Pöppelmann K-Tech kann dabei Erfahrungen mit bis zu 300 Materialarten aufweisen. Neben einer Vielzahl von technischen Standardkunststoffen kommen heute verstärkt optimierte Thermoplaste zum Einsatz.
Dies spielt eine immer größere Rolle, da beispielsweise in Motorräumen mit immer höheren Temperaturen gearbeitet wird. Und genau hier wird aktiv weiterentwickelt. Aktuell laufen die ersten Projekte, bei denen im Mehrkomponentenspritzguss Materialien für Hochtemperaturanwendungen verarbeitet werden sollen.
Leicht und stabil dank thermoplastischem Schäumen
Eine besonders effektive Lösung zur Gewichtsreduzierung stellt das Thermoplast-Schaumspritzgießen (TSG) dar. Hierbei wird der Kunststoff geschäumt, sodass sich das Gewicht des Bauteils reduziert und gleichzeitig eine hohe Festigkeit erzielt wird.
Ein Beispiel dafür ist das seit vielen Jahren etablierte MuCell-Verfahren. Hierbei werden durch das physikalische Einbringen eines Treibmittels in die Kunststoffschmelze mikrozellulare Strukturen gebildet. Dieses Verfahren bietet eine Kombination von technischen und wirtschaftlichen Zielsetzungen. Neben der Gewichtsreduzierung lassen sich eine verbesserte Dimensionsstabilität der Formteile erzielen und Einfallstellen reduzieren. Durch zusätzlichen Druck im Werkzeug wird eine schnelle Maßhaltigkeit erreicht. Mit dem MuCell-Verfahren werden bei Pöppelmann verschiedene Anwendungen produziert, wie z. B. die Bodenplatte einer Batteriebox, Halterungen für Lautsprecher, Steuergeräte oder Gehäuseboxen.
Der Erfolg mit aktuell über 6,1 Mio. Serienbauteilen in 2016 ist signifikant. Aus diesem Grund erweitert Pöppelmann seine Möglichkeiten in diesem Bereich. Mit ProFoam arbeitet das Unternehmen gerade daran, ein weiteres Thermoplast-Schaumgussverfahren zu etablieren. Damit können leichte und gleichzeitig belastbare Funktionsbauteile hergestellt werden. Das Kunststoffmaterial wird in einer Granulatschleuse bereits vor der Spritzeinheit mit Treibfluid angereichert. So lassen sich Kunststoffe sehr schonend verarbeiten; faserverstärkte Kunststoffe werden nicht durch zusätzliche Scherung belastet.
Im Gegensatz zum MuCell-Verfahren erlaubt das ProFoam-Verfahren zudem eine Fertigung auf kleineren Maschinen, sodass sich auch kleinere Artikel herstellen lassen. Dadurch kann der Hersteller in Zukunft seine Fertigungsmöglichkeiten in Bezug auf die Maschinengröße deutlich erweitern.
Faserverstärkte Halbzeuge mit Funktionsintegration
Ein weiterer Weg, den Pöppelmann K-Tech schon seit längerem geht, um Bauteile leichter und dennoch stabil zu produzieren, stellen endlosfaserverstärkte Halbzeuge dar. Eine Variante sind sogenannte Organobleche. Bei diesen handelt es sich um vorgefertigte Halbzeuge, die aus in Polymer getränktem Endlosglasfaser-Gewebe bestehen. Sie werden je nach Kontur zugeschnitten, aufgeheizt und direkt im Spritzgusswerkzeug umgeformt. Zu den Anwendungsbereichen gehören z. B. Sitzschalen oder Steuergeräteträger in Pkws.
Organobleche zeichnen sich nicht nur durch Gewichtseinsparungen von bis zu 50 % gegenüber Metallausführungen aus, sondern auch durch die Funktionsintegration: Dadurch, dass die Funktionsbereiche einfach auf den Einleger gespritzt werden können, entfallen zusätzliche, aufwendige Nachbearbeitungsschritte. Bestimmte Bauteile müssen später lediglich angeclipst werden. Zudem bieten Organobleche eine optimale Kombination unterschiedlicher Materialeigenschaften: Festigkeit und Steifigkeit sind vergleichbar oder sogar besser als beim Kompaktspritzguss. Die Bauteile sind dabei jedoch deutlich leichter.
Dass Pöppelmann zu den Innovationsführern des deutschen Mittelstands gehört, zeigt auch die Ehrung mit dem TOP-100-Siegel: In dem unabhängigen Auswahlverfahren des seit mehr als 20 Jahren ausgerichteten Wettbewerbs von Compamedia überzeugte das Familienunternehmen aus Lohne besonders mit seinem Innovationsklima und seinem Innovationserfolg. bec
Mehr zur Gewichtsreduzierung von Bauteilen durch die richtige Materialwahl:
Fakuma: Halle B5, Stand 5107
Electric Vehicle Symposium & Exhibition: Halle 1, Stand G62
„Weniger Gewicht bei gleichbleibender Funktionalität.“
