Ein neuartiges, dampffreies Formschäumverfahren und die Möglichkeit, Partikelschaumteile prozessintegriert mit dampfsensiblen Komponenten zu funktionalisieren, sind das Ergebnis eines erfolgreich abgeschlossenen Forschungsprojekts der NMB und namhafter Partner.
Partikelschäume, beispielsweise auf Basis von Polystyrol (EPS) und Polypropylen (EPP) oder auch Polyethylenterephthalat (E-PET) und Polyamid (E-PA) bestehen aus einer Vielzahl einzelner Schaumperlen, die zu dreidimensionalen Formteilen verschweißt werden. Die derzeit industriell etablierte Produktion in sogenannten Formteilautomaten basiert auf dem Einsatz von Wasser und Dampf.
Im Kooperationsprojekt „FunciFoam“ wurde ein komplett trockener Prozess untersucht, bei der die Verschweißung in hochdynamisch variothermen Werkzeugen erfolgt. Dies ermöglicht eine effiziente Verarbeitung marktüblicher Werkstofftypen (EPS, EPE, EPP etc.), schafft darüber hinaus aber auch die Voraussetzung, um aus neuen technischen Partikelschäumen, die aufgrund ihrer hohen Temperaturanforderungen im herkömmlichen Dampfprozess nur begrenzt verarbeitet werden können, ‚One-shot‘-Formteile in Endkontur für Serienapplikationen industriell herzustellen.
Weiterhin lässt das dampflose Verfahren eine ‚in-situ‘-Funktionalisierung mit elektronischen und sensorischen Komponenten sowie das Ausschäumen von vollständig geschlossenen Profilstrukturen zu.
Das Projektteam, bestehend aus der PARAT GmbH + Co. KG, der UVEX Safety Group GmbH & Co. KG, der Siegfried Hofmann GmbH, der FOX Velution GmbH und der Neue Materialien Bayreuth GmbH sowie den assoziierten Partnern, AUDI AG und RYGOL Dämmstoffe Werner Rygol GmbH & Co. KG, erforschte die grundlegenden Wirkzusammenhänge zwischen Prozessführung und Bauteileigenschaften beim dampffreien Formschäumen mittels variothermer Werkzeugtechnik.
Eine weitere Aufgabe bestand in der Herstellung und Charakterisierung von funktionalisierten Formteilen mit elektronischen Komponenten (z.B. Beleuchtungsmodulen), das Einschäumen von Metall- und Gewindeinserts sowie das Hinterschäumen von feuchtigkeitsempfindlichen Dekoren, wie Holzfurnieren oder Echtleder. Weiterhin wurde eine Verschweißungssimulation für den trocken-variothermen Prozess entwickelt, um die notwendige Zykluszeit in Abhängigkeit von Partikelschaum und Bauteildicke abschätzen zu können.
Abschließend konnte ein seriennaher und funktionalisierter Demonstrator in Form eines Werkzeugkoffers im Originalmaßstab entwickelt und umgesetzt werden, der die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse darstellt. Er besteht aus mPPE-Partikelschaum und weist gegenüber einem bisher eingesetzten Serienprodukt eine Gewichtersparnis von bis zu 30 % auf. Zusätzlich konnte durch die ‚In-situ‘-Funktionalisierung mit einem Beleuchtungsmodul und Metalleinlegern die Integration von zusätzlichen Funktionen realisiert werden.
Die Partner danken dem Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie für die Förderung des Projekts „In-situ Funktionalisierung von Leichtbaustrukturen durch dampffreie Verarbeitung von Partikelschäumen – „FunciFoam“ im Rahmen des Programms „Neue Werkstoffe“.
NMB präsentiert den Technologie-Demonstrator aus diesem Vorhaben auf der K-Messe in Düsseldorf:
Ansprechpartner
Neue Materialien Bayreuth GmbH
M.Sc. Johannes Görl | E-Mail johannes.goerl@nmbgmbh.de
