,

Mit Umluft wirtschaftlicher temperieren und zu besseren Ergebnissen kommen

Marktführer Dieffenbacher schwört auf Temperiersystem von HK Präzisionstechnik zum schonenden Erwärmen von thermoplastischen Verbundwerkstoffen.

Bei der Heißumformung von Halbzeugen zu Hochleistungs-Werkstoffen setzt der Weltmarktführer für hydraulische Pressensysteme und –anlagen auf ein neues Temperiersystem. Mit einem neuartigen Umluftofen von HK Präzisionstechnik gelingt die Vortemperierung schonend, gleichmäßig und auf den Punkt genau. Anwender profitieren von größerer Prozesssicherheit, rationelleren Abläufen und erheblich weniger Ausschuss, Kunden von deutlich höherer Teilequalität. Darüber hinaus arbeitet das neue Temperiersystem auch noch sehr viel energieffizienter als herkömmliche Verfahren.

HK_umluftoefen_1_klein „Der Umluftofen von HK Präzisionstechnik erfüllt die hohen Anforderungen an die gleichmäßige Aufheizung und Durchwärmung der GMT-Halbzeuge ideal“, betont Heinrich Ernst, Prokurist bei Dieffenbacher. „Unsere Kunden haben damit eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Verfahren“, so der Leiter der Umformtechnik im Produktbereich Kunststoffe weiter. Und in der Tat scheint das neuartige Temperiersystem der findigen Entwickler aus Oberndorf den wichtigen Erwärmungsprozess von thermoplastischen Verbundwerkstoffen geradezu zu revolutionieren. Bei einem Zehntel des Energiebedarfs und einem Bruchteil des Platzbedarfs herkömmlicher Anlagen erwärmt der Umluftofen GMT- oder TWIN-Tex-Halbzeuge schonend und gleichmäßig auf die Prozesstemperatur, die je nach Material zwischen 200 und 250° Celsius liegt. Sehr geringe Temperaturdifferenzen im Halbzeug von nur plusminus einem Grad Celsius bei bis zu zwei Meter breiten Werkstücken ergeben eine völlig neue Qualität.

 

90 % weniger Energie- und deutlich weniger Platzbedarf

Glasmattenverstärkte Thermoplaste werden als Hochleitungs-Werkstoffe in vielen Bereichen eingesetzt, in denen man hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht erreichen will. „Vor allem im Automobilbau, wo beispielsweise Ersatzradmulden, Sitzschalen aber auch Karosserieteile wie Heckklappen Stoßfänger oder Kotflügel aus Kunststoff gefertigt werden, sind die Qualitätsanforderungen besonders hoch“, erklärt Xaver Mayer, geschäftsführender Gesellschafter der HK Präzisionstechnik aus Oberndorf. Bei der Spezialumformung der Kunststoffe im Heißverfahren ist dabei die gleichmäßige und punktgenaue Erhitzung und Durchwärmung von Halbzeugen ein wichtiges Qualitätskriterium. Ernst erklärt warum: „Sie entscheidet nicht nur über die Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit, sondern auch über die Güte des Teils und den Erfolg nachfolgender Prozessschritte wie zum Beispiel Klebeverfahren.“ Seit einiger Zeit integriert der Anlagenbauer die Umluftöfen der Schwarzwälder in die Anlagen für seine Kunden. Die kompakte Bauform benötigt deutlich weniger Platz als andere Anlagen. „Außerdem lassen sich die Umluftöfen flexibel direkt in den Gesamtprozess integrieren“, so Ernst. Herkömmliche Temperiersysteme erwärmen die Halbzeuge auf horizon¬tal laufenden Bandanlagen mit Infrarottechnik, wo entsprechende Wärmedüsen die Temperatur von oben ins Teil bringen. Die Werkstücke werden mit einem Strom heißer Luft quasi gefönt. Die dabei entstehenden Luftgeschwindigkeiten von bis zu 20 Meter pro Sekunde sind so hoch, dass der Luftstrom zum Teil die Glasfasern aus dem Halbzeug bläst. „Sie können die Glasfasern anschließend am Boden zusammenkehren“, schildert Diplom Ingenieur Kurt Benz, Leiter des Bereichs Umformung bei Dieffenbacher die Situation vieler Anwender. Darüber hinaus ist der Energiebedarf vieler solcher Anlagen mit 600-700 kW extrem hoch.

Mechanische Eigenschaften der Kunststoffe bleiben erhalten

„Bei der Suche nach einem effizienteren System sind wir auf den Umluftofen von HK Präzisionstechnik gestoßen“, erzählt Heinrich Ernst. „Unser völlig anderes Konzept eines geschlossenen Systems sowie die Paternostertechnik hat die Fachleute bei Dieffenbacher sofort überzeugt“, erinnert sich Xaver Mayer. In dem Umluftofen werden bis zu 40 Aufnahmeroste, die wie Schubladen aussehen, durch zwei Kammern befördert. Sie können, je nach Ausführung, GMT-Halbzeuge in den Abmessungen 1250 x 1500 oder 1250 x 2000 mm aufnehmen. In der ersten Kammer werden die Platten rund 20 Minuten lang hochgeheizt. Dazu werden etwa zwei Drittel der Gesamtenergie verwendet. Während dieses Aufheizprozesses werden die Platten dabei Stufe für Stufe, wie in einem Paternoster, nach oben gefahren. Am oberen Punkt der Kammer angekommen, werden die Vorprodukte in die zweite Kammer übergeben, wo im Abwärtsfahren die erreichte Temperatur gehalten und die gewünschte Endtemperatur genau erreicht wird. Unten angekommen können die exakt auf Prozesstemperatur erwärmten Werkstücke entnommen und der Presse zugeführt werden. Dies kann mit einer Taktzeit von 25 Sekunden wahlweise über ein Förderband, mithilfe eines Handlingsystems, eines Roboters oder manuell erfolgen. Der Gesamtenergiebedarf beträgt nur etwa 90 kW. „Unser Ofen hat einen geringeren Anschlusswert als die Energie, die bei anderen Verfahren als heiße Abwärme in die Luft geblasen wird“, bringt es Mayer drastisch auf den Punkt. „Mit dieser Energieeffizienz leisten wir auch einen Beitrag zum aktuellen Thema ‚Green Technologie’ und betreiben aktiven Umweltschutz“. Das äußerst schonende, gleichmäßige Aufheizverfahren erhält die mechanischen Eigenschaften der PP-Matrix in den Kunststoffen, die durch andere Verfahren oftmals zerstört wird. Bei den Folgeprozessen kam es in der Vergangenheit häufig zu fehlerhaften Klebeverbindungen, die sich vor der Zeit auflösten. Sich auflösende Heckklappen bei A-Klasse Modellen von Mercedes-Benz, bei denen die Halbzeuge nach dem Aufheizen Temperaturunterschiede bis zu 50 ° Celsius aufwiesen, zeugten von dieser Problematik. Die zwei Kammern des neuen Umluftofens werden getrennt voneinander geregelt und überwacht. Programmiert ist die Siemens SPS-Steuerung von HK Präzisionstechnik selber. Dazu gehört auch eine Überwachungs- und Trackingfunktion, die jeden, mit einem Halbzeug beladenen Rost codiert und seinen Fortgang im Ofen minutiös festhält. Das wirkt sich bei einer eventuellen Anlagenstörung positiv aus, denn über ein Notprogramm können die Teile aus dem Ofen ausgefahren und später wieder eingefahren werden. Das Programm weiß genau, welcher Rost wie lange und an welcher Position im Ofen war. So entsteht keinerlei Materialverlust und die Rückverfolgbarkeit kann für jedes Teil sichergestellt werden. „Ein wichtiger Beitrag zur Qualitätskontrolle“, betont Benz.

Innovationen und Präzision sind „genetisches Erbgut“

unternehmen_kleinFür den 1873 gegründeten, weltweit führenden Hersteller von hydraulischen Pressensystemen und –anlagen in den Bereichen SMC-, GMT- und LFT-Technologie sind solche innovativen Lösungen wichtig, schließlich ist Dieffenbacher selber sehr innovativ. So werden Pressen und Verfahren für so genannte Taylored Parts angeboten. Bei diesen Teilen ist der Glasfaseranteil je nach Belastungsprofil des Endprodukts unterschiedlich hoch. Das können an manchen hochbelastbaren Stellen beispielsweise 60 Prozent sein, während andere Stellen des Teils mit 20 Prozent Glasfaseranteil auskommen. „Gerade für diese maßgeschneiderten Präzisionsteile ist es besonders wichtig, dass die Vorprodukte schonend und gleichmäßig erhitzt und durchwärmt sind“, betont Benz. Im hauseigenen Technikum am Stammsitz des Technologieführers in Eppingen werden solche Verfahren entwickelt und können Interessenten auch plastisch vor Augen geführt werden. Auch für die HK Präzisionstechnik sind innovative Spitzenleistungen wie die Entwicklung des Umluftofens Tagesgeschäft, schließlich hat sich das Unternehmen 1993 aus dem Sonderbetriebsmittelbau der weltweit bekannten Firma Heckler und Koch gegründet. Da sind Innovationen und Präzision quasi das ‚genetische Erbgut’. Die Oberndorfer haben sich zu einem Lösungsanbieter mit großer konstruktiver Kompetenz entwickelt. Die Erfindung und Entwicklung des Umluftofens wurde einst mit dem Dr.-Rudolf-Eberle-Preis des Landes Baden-Württemberg prämiert.