Nacharbeitsfreie Produkte aus Flüssigsilikon erfordern sehr präzise arbeitende Maschinen. Hier erweist sich die Kontrolle des Druckverlaufs über der Schneckenposition  als qualitätsrelevanter Prozessparameter.
Bildquelle: alle Engel

Nacharbeitsfreie Produkte aus Flüssigsilikon erfordern sehr präzise arbeitende Maschinen. Hier erweist sich die Kontrolle des Druckverlaufs über der Schneckenposition als qualitätsrelevanter Prozessparameter.
Bildquelle: alle Engel

Trotz konjunktureller Krise in der Automobilwirtschaft und der spürbaren Auswirkungen der Corona-Krise hat die Entwicklung neuer Fahrzeugmodelle und Fahrzeugtechnologien insgesamt nur wenig an Tempo verloren, meint Leopold Praher, Director Sales Elast/LIM/Thermoset-Machines, Engel Austria, Schwertberg, Österreich. Der Trend im Automobilbau zur Elektrifizierung zielt einerseits auf die Antriebstechnologie und wird andererseits seit vielen Jahren begleitet von einer elektrifizierten Fahrzeugausstattung mit Sensorik und Elektronik – für diverse Steuergeräte, wie Batterie- und Ladesteuerung oder Assistenzsysteme, digital anmutende Innenausstattung mit LED, Touchpanels und vieles mehr. Für autonom fahrende Fahrzeuge ist der Bedarf von Sensortechnologie unabdingbar und noch deutlich höher. Infolgedessen nimmt die Elektrik im Fahrzeug einen immer größeren Stellenwert ein. Das Übertragen der Signale und die Stromversorgung im Fahrzeug sind heute sehr wichtige Komponenten. Dafür werden zahlreiche neue Produkte im Automobil eingebaut. Gleichzeitig steigt der Anspruch an die eingesetzten Werkstoffe und deren effiziente Verarbeitung. Silikon gehört daher quasi zu den Gewinnern dieser Trends. Der Werkstoff bietet gefragte Eigenschaften und lässt sich mit entsprechender Technik sehr gut verarbeiten. „Ich sehe in der E-Mobilität, ob batterieelektrisch, als Hybrid-Variante oder mit Brennstoffzellenantrieb, eine große Chance für Elastomerverarbeiter“, sagt Praher mit Nachdruck.

Chancen für Silikon in Sensorik und Elektronik

„Für die Sensorik und Elektrik werden Abdichtungen und Schutzummantelungen benötigt, aber zum Beispiel auch für Stacks in Brennstoffzellen, die sich sehr gut mit Silikon realisieren lassen.“ Die Eigenschaften von Silikon sind so vielfältig wie nützlich: Seine Temperaturbeständigkeit, der optimale Druckverformungsrest, die UV-Stabilität, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit und weitere Eigenschaften sprechen für den Einsatz von LSR. „Vom Motorraum, über die verdeckte Elek-tronik bis zum Innenraum befinden sich überall elektrische Komponenten, die zwingend geschützt und abgedichtet werden müssen“, zählt Praher auf. Nach Ansicht des Experten wird Silikon mengenmäßig am stärksten zunehmen hinsichtlich der verwendeten Werkstoffe, die durch die Elektrifizierung der Fahrzeuge nachgefragt werden. Flüssigsilikon bietet neben der Funktion als Dichtmaterial auch eine gute Alternative für Linsen in der Primäroptik oder als Material mit außergewöhnlicher Haptik für Sensorik-Aktorik-Anwendung im Innenraum.

„Die Maschine muss das bringen, was das Werkzeug fordert“.
Leopold Praher,
Director Sales Elast/LIM/Thermoset-Machines, Engel Austria, Schwertberg, Österreich

Der Maschinenbauer Engel hat sich auf diese Entwicklungen eingestellt und das Portfolio zur Verarbeitung von Silikon und anderen Elastomeren und Kunststoffen erweitert. Ein Beispiel für den Einsatz von Flüssigsilikon sind Schutzschläuche für zum Beispiel Kabeldurchführungen. Die Vielzahl von Kabeln weist zum Teil eine filigrane Struktur auf, die es entsprechend zu schützen gilt. Um das verwendete, ex-trem niedrigviskose LSR sowohl hochpräzise als auch hochwirtschaftlich zu verarbeiten, kommt zum Beispiel eine holmlose E-victory 50/80 Spritzgießmaschine mit elektrischer Spritzeinheit zum Einsatz. Der patentierte Force-
Divider sorgt bei den holmlosen Spritzgießmaschinen dafür, dass die bewegliche Aufspannplatte während des Schließkraftaufbaus dem Werkzeug exakt folgt und die Schließkraft gleichmäßig über die Aufspannfläche verteilt wird. Auf diese Weise werden alle Kavitäten mit exakt gleicher Kraft zugehalten, was eine gleichmäßige Stauchung des Werkzeugs sicherstellt und zu einer konstant hohen Teilequalität führt. „Unsere Kunden erwarten optische und technisch einwandfreie Produkte. Die gratarme, nacharbeitsfreie Fertigung macht es möglich, diese Hightech-Komponenten aus Flüssigsilikon im Spritzguss wirtschaftlich zu produzieren“, hebt Praher hervor.

Sauberkeit ist unverzichtbar

„Wir liefern als Turn-Key-Anbieter nicht
nur die Anlagen zum Spritzgießen, sondern integrieren auch die passende Automatisierung, Prozesstechnologie und Industrie-4.0-Lösung“.
Michael Fischer,
Leiter Business Development Automotive, Engel Austria, Schwertberg,
Österreich

Ein anderes Beispiel sind extrem kleine Komponenten für Sensoriken aus Silikon, die mit speziell für Mikromolding ausgestatteten Maschinen, die der Anlagenbauer im Herbst dieses Jahres erstmalig vorstellen wird, hergestellt werden können. „Diese Silikonkomponenten wiegen zum Teil nur 0,01 g und werden beispielsweise in Messsystemen im Automobil eingesetzt“, erklärt der Fachmann von Engel. Die entsprechenden Maschinen sind mit dem von Engel in Kooperation mit ACH Solution aus Fischlham in Österreich neu entwickeltem Mikrospritzaggregat ausgerüstet. Für Mikroprodukte ist höchste Präzision im Spritzguss sowie eine genaue Dosierung der Materialien notwendig. „Mindestens ebenso wichtig ist das Werkzeug, denn die Werkzeugtechnologie ist ein wesentlicher Baustein für die qualitativ anspruchsvolle LSR-
Verarbeitung im Spritzguss“, betont er. Je filigraner die Produkte, desto höher sind die Anforderungen an Präzision und Stabilität des Spritzgießprozesses. „Die Maschine muss das bringen, was das Werkzeug fordert: Höchste Plattenparallelität, höchste Steifigkeit, Reproduzierbarkeit und Verfügbarkeit“, so Praher. „Außerdem spielt Sauberkeit in der Produktion eine zunehmend große Rolle.“ Hintergrund dafür seien die Anforderungen der empfindlichen Produkte. Solche Komponenten benötigten eine staubfreie und klimatisierte Produktionsumgebung, teilweise im Sauberraum oder häufig sogar im Reinraum.

Prozessstabilität dank Digitalisierung

Für die anspruchsvollen Produkte sind intelligente Assistenzsysteme im Spritzguss wesentliche Elemente, um die Prozesse präzise und die Produktion stabil zu halten. Hierfür wurde von Engel zum Beispiel IQ weight control entwickelt, das zunehmend auch in der Verarbeitung von Flüssigsilikon Einsatz findet. Als qualitätsrelevanten Prozessparameter analysiert IQ weight control den Druckverlauf über der Schneckenposition. Für die Schneckenbewegung in der geschwindigkeitsgeregelten Füllphase gibt es drei Sollwerte: Die Startposition, das Geschwindigkeitsprofil und den Umschaltpunkt. Aus diesen Größen berechnet die Maschine die Sollwertvorgabe für den Einspritzregler. Neben der Geschwindigkeit bestimmen die im Schneckenvorraum vorliegende Schmelzemenge, die Fließfähigkeit des Materials und der Fließwiderstand den Spritzdruckverlauf. Aufgrund der Vielzahl an Einflussfaktoren ist der Spritzdruckverlauf charakteristisch für die jeweilige Anwendung – und somit einzigartig. In der Praxis auftretende Schwankungen von einem oder mehreren Einflussfaktoren, wie Außentemperaturen oder Schwankungen im Material verändern die Druckkurve, weshalb sich der Druckkurvenverlauf indirekt für die Qualitätsüberwachung eignet.
Die Software erkennt Schwankungen in der Schmelze und gleicht diese automatisch während des laufenden Prozesses Schuss für Schuss aus, noch bevor auch nur ein Ausschussteil produziert wird. Für diese Inline-Regelung werden für jeden Zyklus einzeln das Einspritzprofil und der Umschaltpunkt an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst sowie Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Verschlussdüsen im Werkzeug bedarfsabhängig gesteuert. Das Einspritzvolumen bleibt so über die gesamte Fertigungsdauer konstant. Dank der automatischen Nachdruckkorrektur sorgt das System sogar nach Abschluss der volumetrischen Füllphase für einen Schwindungsausgleich in den Kavitäten und kann damit auch Veränderungen der Viskosität kompensieren.

Der Service umfasst Tools für die 
vorausschauende, zustandsbasierte Instandhaltung sowie für die Fernwartung und den Online-Support.

Der Service umfasst Tools für die
vorausschauende, zustandsbasierte Instandhaltung sowie für die Fernwartung und den Online-Support.

Komplette Kompetenz als Investitionsfaktor

Die Automobilzulieferer erwarten Anlagen, mit denen sich neue Technologien umsetzen lassen – und das wirtschaftlich und effizient. Dazu zählen beispielsweise auch Mehrkomponenten-Produkte mit Hart-Weich-Verbunden mit verschiedensten Thermoplasten und Silikon. „Da die Verarbeitung beider Werkstoffe zu unseren Kernkompetenzen gehört, können wir sowohl Einzelanlagen anbieten, um beispielsweise den Grundkörper zu spritzen und anschließend vollautomatisch mit Silikon zu ergänzen. Oder eine Komplett-Anlage, in der beide Werkstoffe zu einem Zwei- oder Mehr-K-Produkt verarbeitet werden“, erläutert Michael Fischer, Leiter Business Development Automotive von Engel. „Wir liefern als Turn-Key-Anbieter nicht nur die Anlagen zum Spritzgießen, sondern integrieren die passende Automatisierung, Prozesstechnologie und Industrie-4.0-Lösung.“
Zu den Industrie-4.0-Lösungen des Maschinenbauers gehören neben dem genannten Assistenzsystem auch weitere Lösungen, um die Produktionssysteme zu vernetzen. Das Engel-Tochterunternehmen TIG bietet beispielsweise das MES authentig an. Zu den von Engel entwickelten Smart Service Produkten zählen unter anderem Tools für die
vorausschauende, zustandsbasierte Instandhaltung sowie für die Fernwartung und den Online-Support, die während der Corona-Pandemie noch stärker in den Fokus gerückt sind. „Wir haben in den vergangenen Wochen sehr viele Meetings mit unseren Kunden per Skype abgehalten und selbst Workshops virtuell gestaltet“, so
Fischer. „Ich bin davon überzeugt, dass die sehr guten Erfahrungen, die wir damit gemacht haben, unsere Zusammenarbeit nachhaltig verändern werden.“
Gab es Online-Trainings und Webinare bislang vor allem für die weltweiten Mitarbeiter, werden diese Formate jetzt auch für die Kunststoffverarbeiter weiterentwickelt und das Online-Angebot ausgebaut. Einen ersten Schritt in diese Richtung ging Engel bereits vor Covid-19. Schon auf der Fakuma 2018 präsentierte der Maschinenbauer Tutorials, die der Maschinenbediener direkt über das Maschinendisplay nutzen kann. Diese befassen sich zum Beispiel mit dem Thema Rüstzeitoptimierung oder erklären neue Steuerungsfeatures.

Weiterbildung fördert Effizienz

Für zusätzliche Weiterbildung hat die TIG mit einer Akademie (LiT – Learning and interactive Training) ein weiteres Angebot geschaffen. In den Schulungen werden Kompetenzen vermittelt, um die Digitalisierungslösungen von TIG im Unternehmen effizient und reibungslos nutzen zu können. Im Regelfall werden die Trainings vor Ort beim Kunststoffverarbeiter von einem TIG-Experten gehalten. Aktuell hat der Softwareanbieter das Angebot um
Webinare erweitert – beispielsweise für das Thema: Maximierung der Verfügbarkeit der Produktion durch intelligentes Monitoring in Verbindung mit Werkzeugen zur Remote-Wartung und -Fehlerbehebung. Zudem geht es um die Sicherstellung einer hohen Produktivität durch den Einsatz von TIG authentig, eines Manufacturing Execution Systems (MES), das gezielt an die Bedürfnisse von Spritzguss-Produktionen angepasst ist.