Im Rahmen eines öffentlich geförderten Verbundprojekts entwickelt die Neue Materialien Bayreuth GmbH zusammen mit ihren Partnern ein flexibles Werkzeugabdichtsystem für die in-situ-Polyurethanüberflutung zur Herstellung hochwertiger Sichtbauteile.
Der Polyurethan-In-Mold Coating-Prozess (PUR-IMC) ermöglicht es, direkt im Spritzgießwerkzeug auf Sichtbauteile eine hochwertige, kratzbeständige Beschichtung aufzubringen. Die wesentliche Herausforderung dabei ist die Auslegung des eingesetzten Werkzeugs, da das Polyurethangemisch im Ausgangszustand vor der Härtungsreaktion sehr niederviskos ist und dementsprechend die Anforderungen an die Abdichtung der Kavität hoch sind. Bei Verarbeitungsviskositäten von 10 bis 100 mPa•s (Viskosität Wasser: 1 mPa•s, Olivenöl: 80 mPa•s, Thermoplastschmelze: > 1.000 Pa•s, Honig: 10.000 Pa•s) der verwendeten Polyurethansysteme wird deutlich, dass eine konventionelle Stahl-auf-Stahl-Abdichtung hier nicht ausreicht. Der momentane Stand der Technik ist eine Abdichtung auf der Bauteiloberfläche (Thermoplastträger). Die dabei entstehende Abdichtkante ist jedoch aus optischen Gründen von vielen Kunden nicht gewünscht und erfordert oftmals eine Nachbehandlung, um sie zu entfernen.
Vor diesem Hintergrund besteht das Hauptziel des Verbundprojekts IMC-Seal3D, das unter der Konsortialleitung der Neue Materialien Bayreuth GmbH mit den Partnern Hella Innenleuchten-System GmbH, Heraeus AMLOY Technologies GmbH, Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG sowie Pakulla GmbH gestartet wurde, darin, ein flexibles Abdichtsystem zu etablieren, das eine zuverlässige und dauerhafte Dichtwirkung des Werkzeugs gewährleistet. Flexibel bedeutet in diesem Fall, dass die Dichtung sowohl für kleine Einbauräume mit geringen Radien, als auch für die Überflutung von großen 2D- und 3D-Bauteilen mit langen Dichtflanken anwendbar sein soll. Dabei soll eine kavitätsbündige Abdichtung sichergestellt werden und zudem eine Nachbearbeitung der Bauteile überflüssig werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird der Einsatz neuartiger Materialien als potenzielle Dichtungswerkstoffe untersucht.
Hierzu werden amorphe Metalle und Hochtemperaturthermoplaste identifiziert. Um deren Dichtwirkung zu prüfen, werden verschiedene neu ausgelegte Querschnittsgeometrien des Dichtsystems anhand von marktüblichen Geometrien, Druckprüfungen und strukturmechanischen Simulationen untersucht. Die resultierenden Dichtelemente werden in speziell angepasste Werkzeugeinsätze integriert und auf ihre Dichtwirkung, Lebensdauer und Oberflächengüte hin evaluiert.
Bei den hier entwickelten neuartigen Dichtungen wird angestrebt, dass eine Nacharbeit in den Randbereichen des überflutenten Bauteils entfällt, was den Prozess noch weiter verkürzt und damit die Produktionskosten senkt. Unabdingbar zur Herstellung von Bauteilen mit fehlerfreier Sichtoberfläche ist dabei ein optimales Zusammenspiel zwischen gezielter Entlüftung und Abdichtung im Werkzeug. Um dies zu erreichen, werden im dem Projekt die prozessseitigen Einflüsse auf die Dichtkante charakterisiert und für verschiedene Anwendungsfälle, wie beispielsweise Zierleisten, optimiert.
Zum Abschluss des Projekts wird eine Richtlinie entwickelt, mit der geeignete Dichtelemente oder Dichtelementkombinationen für unterschiedliche Bauteilgeometrien und deren Anforderungen an die Oberflächengüte unter Berücksichtigung der jeweiligen Kosten ausgewählt werden können.
Das Verbundprojekt IMC-Seal3D – „Etablierung eines flexiblen Abdichtsystems für polyurethanüberflutete Sichtbauteile“ wird vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert (Förderkennzeichen 16KN097323).
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Ansprechpartnerin
Neue Materialien Bayreuth GmbH
M. Sc. Johanna Hausmann | E-Mail johanna.hausmann@nmbgmbh.de
