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Warmumformen mit innovativer In-situ-Aufheizung von Einlegeteilen


Kurzfassung

An der Universität Stuttgart wurde eine innovative Methode zur Herstellung von thermoplastischen Kunststoff-Formteilen, insbesondere Faserverbundwerkstoffen, aus Halbzeugen (Organoblechen) entwickelt. Halbzeuge sollen so effektiver und oberflächenschonender aufgeheizt und umgeformt werden können. Gleichzeitig kann eine prozessintegrierte Qualitätssicherung und Dokumentation der Qualität nebst individueller Qualitätseinschätzung erreicht werden.


Hintergrund

Der Leichtbau und damit die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen wird u.a. aufgrund der CO2-Problematik immer wichtiger. Bei kohlenstofffaserverstärkten Materialien liegt das Marktwachstum im zweistelligen Bereich.


Problemstellung

Organobleche werden zur Umformung üblicherweise mit Infrarotstrahlung, Umlufterwärmung oder Kontaktheizung aufgeheizt. Damit sie auf dem Weg von der Aufheiz- zur Umformstation nicht zu stark abkühlen, muss die Ausgangstemperatur möglichst hoch und das Zeitfenster möglichst klein eingestellt werden. Beides ist nicht unproblematisch und resultiert in einem Teileausschuss. Bei zu hoher Temperatur kann es zu thermischen Oberflächenschäden kommen, während eine hohe Taktrate über sehr wenig oder gar keine Pufferzeit verfügt, wenn es zu Verzögerungen kommt. Um dieser Problematik zu begegnen, wird im Stand der Technik z. B. der Aufheizzyklus in Ein- und Ausschaltsequenzen aufgeteilt oder das Umformwerkzeug selbst wird aufgeheizt. Dies erfordert jedoch viel Energie.
Es besteht insgesamt also weiterhin ein deutlicher Bedarf an einer verbesserten automatisierten Prozesskette, um noch wirtschaftlicher, mit hoher Produktivität sowie reproduzierbaren Qualitätsgrößen umformen zu können.


Lösung

An der Universität Stuttgart wurde eine innovative Methode entwickelt u. a. durch Einsparung der Wärmekammer Halbzeuge effektiver und oberflächenschonender aufzuheizen und dann umzuformen.
Gleichzeitig kann eine prozessintegrierte Qualitätssicherung, eine Dokumentation der Qualität z. B. der mechanischen Festigkeit von Halbzeug und Kunststoffformteil sowie eine individuelle Qualitätseinschätzung erreicht werden.


Vorteile

  • Kürzere Zykluszeiten bzw. höhere Taktrate
  • Energieeinsparung (Wirkungsgrad der in situ-Aufheizung von bis zu 90 %)
  • Geringerer Produktionsraumbedarf
  • Geringere thermische Belastung der Halbzeuge
  • Gezielte Steuerbarkeit der Wärmeverteilung (Homogenität)
  • Höhere Fertigungseffektivität
  • Prozessintegrierte Qualitätskontrolle und Qualitätsdokumentation von Halbzeug und Kunststoffformteil

Anwendungsbereiche

Herstellung von thermoplastischen Kunststoffformteilen, insbesondere Faserverbundwerkstoffe aus Halbzeugen (Organoblechen).


Service

Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Kooperation und/ oder Lizenznahme.


Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH

Dr. Frank Schlotter
+ 49 721 790 040
fschlotter@tlb.de
www.tlb.de
Adresse
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe



Entwicklungsstand

Idee


Patentsituation

  • DE 102011054287 erteilt

Stichworte

Einlegeteile, Warumformen, Kohlenstofffaser, Halbzeug, Kunststoffformteile

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr