DE102017004110A1

DE102017004110A1 - Spritzgussverfahren für die Herstellung von Automotive-Bauteilen mittels Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen und die Verwendung der Automotive-Bauteile, insbesondere auf Basis von Polypropylen (PP)

Info

Publication number: DE102017004110A1
Application number: DE102017004110.5A
Authority: DE
Inventors: Sven Holt; Nils Holt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2018-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spritzgussverfahren für Automotive-Bauteile, die hergestellten Bauteile und ihre Verwendung, insbesondere auf Basis von hochfließfähigen Kunststoffen und im speziellen auf Basis von Polypropylen (PP). Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wird als Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen (TWC -Thin Wall Cascade Injection Moulding) bezeichnet. Die besonders neuartige und vorteilhafte Kombination des Dünnwandspritzgießens mit dem Kaskadenspritzgießen zu einer neuen Spritzgusstechnik ermöglicht sehr dünne Bauteildicken bei großflächigen Automotive-Bauteilen, wie beispielsweise in Figur 1 dargestellt. Im Gegensatz zu den bekannten Herstellungsverfahren für derartige Automotive-Bauteile ermöglicht das Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen kürzere Zykluszeiten, eine deutliche Reduzierung der maximal benötigten Schließkraft der Spritzgießmaschine, leichtere Bauteile und eine energie- sowie ressourceneffizientere Herstellung. Dadurch eröffnet sich eine Vielzahl an Automotive-Anwendungen, wie beispielsweise eine Rückwandtürverkleidung im Automobil, ein Dachhimmel im Nutzfahrzeug, eine Sitzverkleidung im Schienenfahrzeug oder eine Innenraumverkleidung im Flugzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgussverfahren für Automotive-Bauteile, die hergestellten Bauteile und ihre Verwendung, insbesondere auf Basis von hochfließfähigen Kunststoffen und im speziellen auf Basis von Polypropylen (PP).
Für die Herstellung von großen Kunststoff-Bauteilen ist das Thermoformen ein bekanntes und etabliertes Fertigungsverfahren. Beim Thermoformen werden aus extrudierten Halbzeugen (Platten, Coils) Bauteile in einem Umformprozess hergestellt. Hierzu werden die extrudierten Halbzeuge in den Erweichungsbereich erwärmt. Das formbare Halbzeuge wird dann mittels Druck und/oder Vakuum an einem einseitigen Werkzeug abgeformt. Aus dem einseitigen Werkzeug resultiert eine nur einseitige präzise Abformung der Sollgeometrie. Die vom Werkzeug abgewandte Bauteilseite bildet sich in gewissen Grenzen frei aus und ist deshalb weniger gut als Funktionsfläche geeignet. Die möglichen Bauteilgeometrien und Formfreiheiten sind verfahrensbedingt stark eingeschränkt. Beispielsweise sind kleine Radien, Ecken und Winkel nicht beliebig klein herstellbar. Lokale Bauteildicken sind verfahrensbedingt nicht frei wählbar und unterliegen großen Schwankungen von Bauteil zu Bauteil. Die lokal unterschiedlichen Bauteildicken resultieren aus dem Umformprozess. In der Praxis beträgt der Faktor, ausgehend von einer einheitlichen Halbzeugdicke, zwischen minimaler und maximaler lokaler Bauteilwanddicke in der Regel ungefähr zwei. Insbesondere ist es häufig nicht zu vermeiden, dass lokal höhere Wanddicken nicht an den gewünschten Stellen auftreten. In der Praxis liegen häufig die geringsten Wanddicken an den mechanisch am stärksten belasteten Bauteilbereichen. Eine Erhöhung der Wanddicke ist in diesen Bereichen oftmals nur über eine Erhöhung der gesamten Halbzeugdicke möglich. Daraus resultieren deutlich schwerere Bauteile und damit höhere Materialkosten pro Bauteil. Im Vergleich zu anderen Kunststofffertigungsverfahren ist das Thermoformen ein sehr energieintensives Verfahren. Ausgehend von einem Kunststoffgranulat erfolgt die Herstellung der Halbzeuge mittels Extrusion. Hierzu wird das Kunststoffgranulat aufgeschmolzen und nach der Formgebung abgekühlt. Beim anschließenden Thermoformen werden die extrudierten Halbzeuge erneut bis zum Erweichungsbereich aufgeheizt und nach der Formgebung abgekühlt. Verfahrensbedingt ist sowohl nach dem Extrudieren als auch nach dem Thermoformen ein Randbeschnitt von überschüssigem Material erforderlich.
Dieser Beschnitt beträgt in der Praxis in Summe ca. 40 % bezogen auf das eingesetzte Kunststoffgranulat. Da dieser Materialbeschnitt ebenfalls erhitzt und gekühlt werden muss, steigt hierdurch der benötigte Energiebedarf nochmals. Verfahrensbedingt sind bei komplexeren Bauteilgeometrien oftmals nur amorphe Kunststoffmaterialien verwendbar. Beispielsweise ist das besonders wirtschaftlich interessante Polypropylen (PP) als teilkristallines Kunststoffmaterial oftmals verfahrensbedingt nicht verwendbar.
Für die Herstellung von großen Kunststoff-Bauteilen ist das konventionelle Spritzgießen ein bekanntes und etabliertes Fertigungsverfahren. Beim Spritzgießen wird Kunststoffgranulat aufgeschmolzen und unter hohem Druck in eine Werkzeugkavität eingespritzt. Der maximale Einspritzdruck hängt unter anderem von der maximalen Fließweglänge in der Formteilkavität ab. Übliche maximale Einspritzdrück liegen bei 1000 bar bis zu 1800 bar bei langen Fließwegen. Die Einspritzphase endet mit der kompletten Füllung der Werkzeugkavität. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kunststoff im Formteilinneren noch schmelzeförmig. Dies bedeutet, dass der Einspritzdruck auf der kompletten Formteilfläche anliegt. Die benötigte Schließkraft bzw. Zuhaltekraft für das Spritzgießwerkzeug ergibt sich aus der projizierten Formteilfläche und dem maximalen Einspritzdruck. Bei größeren Bauteilen sind sehr große Schließkräfte und damit sehr große Spritzgießmaschinen erforderlich. Beispielsweise wird für ein Bauteil mit der projizierten Fläche von 1800 mm × 600 mm eine Maschinengröße von ca. 4500 t beim konventionellen Spritzgießen benötigt. An die Einspritzphase schließt sich die Nachdruckphase an. In dieser Phase muss weiterhin Kunststoffschmelze in die Werkzeugkavität gedrückt werden, um die Volumenschwindung beim Abkühlen und Erstarren der Kunststoffschmelze auszugleichen. Auf die Nachdruckphase folgt die Restkühlzeitphase. Das erstarrte Formteil wird in dieser Phase auf die Entformungstemperatur gekühlt. Die benötigte Gesamtkühlzeit hängt quadratisch von der Formteilwanddicke ab. Bei größeren Wanddicken ist dementsprechend die Kühlzeit sehr lang und damit ebenfalls die Zykluszeit. Beim konventionellen Spritzgießen ist das Wanddicken-Fließwegverhältnis (auch Fließweg-Wanddickenverhältnis genannt) ein begrenzender Faktor für die Bauteilgröße. Es sind zwar große Bauteile möglich, hierbei muss aber die Bauteilwanddicke sehr groß gewählt werden. Hierdurch ergeben sich hohe Bauteilgewichte und lange Zykluszeiten. Dadurch sind die Teilekosten vergleichsweise hoch. Beispielsweise beträgt üblicherweise die Wanddicke für ein Bauteil mit den Maßen 1800 mm × 600 mm ungefähr 6,0 mm. Dies entspricht einem Wanddicken-Fließwegverhältnis von ungefähr 1:150.
Für die Herstellung von kleinen Kunststoff-Bauteilen ist das Dünnwandspritzgießen ein bekanntes und etabliertes Fertigungsverfahren. Der Einsatz erfolgt insbesondere in der Lebensmittelverpackungsindustrie in direkter Konkurrenz zum Thermoformen. Das Dünnwandspritzgießen unterscheidet sich im Wesentlichen in einem Punkt vom konventionellen Spritzgießen. Es werden hochfließfähige Kunststoffmaterialien eingesetzt. Die Fließindizes liegen oftmals oberhalb von 50 g/10min gemäß ISO 1133. Es sind Wanddicken-Fließwegverhältnisse im Bereich von 1:200 üblich. Die gängigen Bauteilwanddicken liegen zwischen 1,0 mm bis mittlerweile 0,2 mm. Aufgrund der geringen Wanddicken ist die Kühlzeit und damit auch die Zykluszeit sehr kurz. Die üblichen Zykluszeiten bewegen sich im niedrigen einstelligen Sekundenbereich.
Für die Herstellung von großen Kunststoff-Bauteilen ist das Kaskadenspritzgießen ein bekanntes und etabliertes Fertigungsverfahren. Das Kaskadenspritzgießen unterscheidet sich im Wesentlichen in einem Punkt vom konventionellen Spritzgießen. Beim Einspritzen werden mehrere Anspritzpunkte genutzt. Diese Anspritzpunkte werden zueinander zeitlich versetzt geöffnet, um eine Fließfront kontinuierlich durch die Werkzeugkavität zu treiben. Am Ende der Einspritzphase ist der Kunststoff im Formteilinneren noch schmelzeförmig. Dies bedeutet, dass der Einspritzdruck, wie beim konventionellen Spritzgießen, auf der kompletten Formteilfläche anliegt. Die benötigte Schließkraft bzw. Zuhaltekraft für das Spritzgießwerkzeug ergibt sich aus der projizierten Formteilfläche und dem maximalen Einspritzdruck. Bei größeren Bauteilen sind sehr große Schließkräfte und damit sehr große Spritzgießmaschinen erforderlich. Beispielsweise wird für ein Bauteil mit der projizierten Fläche von 1800 mm × 600 mm eine Maschinengröße von ca. 4500 t beim Kaskadenspritzgießen benötigt. Der besondere Vorteil des Kaskadenspritzgießens im Vergleich zum konventionellen Spritzgießens ist, dass große Bauteile mit geringeren Wanddicken ohne Bindenähte hergestellt werden können. Beispielsweise beträgt üblicherweise die Wanddicke für ein Bauteil mit den Maßen 1800 mm × 600 mm ungefähr 2,5 mm anstatt 6,0 mm beim konventionellen Spritzgießen.
Für die Herstellung von großen Kunststoff-Bauteilen ist das Spritzprägen ein bekanntes und etabliertes Fertigungsverfahren. Das Spritzprägen ist eine Abwandlung des konventionellen Spritzgießens. In der Einspritzphase ist das Werkzeug nicht auf die Endformteilwanddicke zusammengefahren. Es erfolgt nur eine Teilfüllung der Werkzeugkavität. Üblicherweise liegt die Teilfüllung in einem Bereich von 80 %. An die Einspritzphase schließt sich die Prägephase an. Dazu wird das Werkzeug zusammengefahren auf die Endformteilwanddicke. Hierdurch erfolgt im ersten Schritt eine Komplettfüllung der Werkzeugkavität. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kunststoff im Formteilinneren noch schmelzeförmig. Dies bedeutet, dass der Prägedruck auf der kompletten Formteilfläche anliegt. Die benötigte Schließkraft bzw. Zuhaltekraft für das Spritzgießwerkzeug ergibt sich aus der projizierten Formteilfläche und dem maximalen Präge- und Einspritzdruck. Bei größeren Bauteilen sind sehr große Schließkräfte und damit sehr große Spritzgießmaschinen erforderlich. Im Vergleich zum konventionellen Spritzgießen ist die erforderliche Schließkraft bei gleicher projizierter Fläche etwas geringer. Mit der Komplettfüllung der Werkzeugkavität beginnt der zweite Teil der Prägephase. Die Volumenschwindung beim Abkühlen und Erstarren der Kunststoffschmelze wird durch ein weiteres Zufahren des Werkzeugs kompensiert. Auf die Prägephase folgt die Restkühlzeitphase. Verfahrensbedingt sind beim Spritzprägen spezielle Tauchkantenwerkzeuge erforderlich. Diese Sonderwerkzeuge müssen eine konturnahe Führung und Dichtung über den gesamten Prägehubweg sicherstellen. Daraus folgen zum einen Einschränkungen hinsichtlich der Bauteilgeometrie insbesondere an den Rändern, aber auch bezogen auf das gesamte Bauteil. Zum anderen sind die Werkzeugkosten deutlich höher. Übliche mit dem Spritzprägen erzielbare minimale Wanddicken betragen beispielsweise für ein Bauteil mit den Maßen 1800 mm × 600 mm ungefähr 2,0 mm anstatt 6,0 mm beim konventionellen Spritzgießen.
Die momentan bekannten Herstellungsverfahren weisen einige Probleme und Nachteile auf. Keines der bekannten Herstellungsverfahren liefert eine zufriedenstellende Lösung für das Spannungsdreieck aus Bauteildicke, Zykluszeit und Produktionsmittelinvestment. Dieses Grundproblem besteht seit Jahrzehnten und die beschriebenen Herstellungsverfahren sind jeweils nur eine Kompromisslösung. Nach Fidan et al. (Fidan, S.; Vollenweider, T.: Mit Spritzprägen Pfunde und Kosten senken. In: Kunststoffe, Heft 11/2016, S. 62-65, München: Carl Hanser Verlag) ist die Herstellung großflächiger und zugleich dünnwandiger Bauteile eine Herausforderung für Automobilhersteller, wie beispielsweise die Daimler AG. Das Thermoformen, als eines der verbreitetsten Verfahren, weist eine Vielzahl an Nachteilen und Einschränkungen auf: große Wanddickenschwankung, mehrschrittiges Herstellungsverfahren, einseitige Abformung, hoher Energieverbrauch, hoher Materialeinsatz, teilkristalline Kunststoffmaterialien oft nicht verwendbar, geringe Bauteilgeometriefreiheiten, hohe Fertigungstoleranzen und hohe Fertigungs- sowie Bauteilkosten. Das konventionelle Spritzgießen und die weiteren speziellen Spritzgießverfahren weisen ebenfalls eine Vielzahl an Nachteilen und Einschränkungen auf: große Spritzgießmaschinen aufgrund großer Schließkräfte, Verringerung der Wanddicken nur bedingt möglich, hohe Bauteilgewichte, lange Zykluszeiten und hohe Fertigungs- sowie Bauteilkosten. Zudem sind beim Spritzprägen die Werkzeugkosten deutlich höher und die Bauteilgeometriefreiheit eingeschränkt. Das Dünnwandspritzgießen eignet sich nur für kleine Bauteile.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Probleme und Nachteile der jetzigen Herstellungsverfahren für großflächige und zugleich dünnwandige Bauteile zu überwinden. Dabei sollen gleichzeitig definierte dünne Wanddicken, geringe Zykluszeiten und ein energie- sowie ressourceneffizienter Einsatz von Massenkunststoffen bei einem vergleichsweise geringen Investitionsbedarfs für Anlagen und Werkzeuge erreichbar sein. Eine zusätzliche Aufgabe ist es, größtmögliche Designfreiheit hinsichtlich Bauteilgeometrien und Bauteiloberflächen zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch ein Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen (TWC-Thin Wall Cascade Injection Moulding). Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist die zumindest phasenweise und somit zumindest zeitweise Kombination spezifischer Einzelspritzgusstechniken beim Herstellungsprozess. Die besonders neuartige und vorteilhafte Kombination des Dünnwandspritzgießens mit dem Kaskadenspritzgießen zu einer neuen Spritzgusstechnik ermöglicht die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe. Das Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen ermöglicht sehr dünne Bauteildicken durch den Einsatz hochfließfähiger Kunststoffmaterialien. Die Ausweitung auf großflächige Bauteile wird durch den kombinierten Einsatz der Kaskadentechnik erreicht. Insbesondere wird durch die Kombination das lokale Einfrieren der Kunststoffschmelze in neuartiger und vorteilhafter Weise genutzt. Das lokale Einfrieren der Kunststoffschmelze ist bei allen bisher bekannten Spritzgießverfahren eine unerwünschte und zu vermeidende Störgröße. Dies gilt auch für die Einzelspritzgusstechniken Dünnwandspritzgießen und Kaskadenspritzgießen. Beim Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen wird das lokale Einfrieren der Kunststoffschmelze gezielt als positiver Prozessparameter zur Reduzierung der erforderlichen Schließkräfte genutzt. Die erfindungsgemäße Anwendung des Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens verhindert dabei das Auftreten von Einfallstellen durch Volumenschwindung. Diese stellte bislang die hauptsächliche negative Auswirkung auf die Bauteileigenschaften durch ein frühzeitiges Einfrieren der Kunststoffschmelze dar.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen werden hochfließfähige Kunststoffmaterialien genutzt. Diese können amorph oder teilkristallin sein. Insbesondere der Einsatz von Massenkunststoffe, wie beispielsweise Polypropylen (PP) ist möglich. Aufgrund der hohen Fließfähigkeit der Kunststoffschmelze sind sehr lange Fließwege im Verhältnis zur Wanddicke möglich. Dies ermöglicht bei größeren Bauteilen die komplette Füllung der Werkzeugkavität mit weniger Anspritzpunkten im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffmaterialien. Dadurch sind Spritzgießwerkzeuge mit einer geringeren Anzahl an Anspritzpunkten möglich. Die Werkzeugkosten sind dadurch geringer und damit wirtschaftlicher. Durch die geringen Bauteilwanddicken kann die Kühlzeit und damit die Zykluszeit deutlich reduziert werden. Hierbei ist der quadratische Zusammenhang zwischen Bauteilwanddicke und Kühlzeit besonders vorteilhaft. Im Gegensatz zum herkömmlichen Dünnwandspritzgießen werden mehrere Anspritzpunkte genutzt, die als Kaskade gesteuert werden. Eine Kaskade besteht aus mindestens zwei oder mehr Anspritzpunkten, die unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden können. Die Anspritzpunkte können zeitlich in Sequenzen angesteuert werden mit dem Ziel eine Fließfront gleichmäßig durch die Werkzeugkavität zu treiben. Der Grundgedanke dabei ist, dass nach dem Überfließen eines Anspritzpunktes dieser geöffnet wird. Nach dem Öffnen übernimmt dann dieser Anspritzpunkt den Hauptanteil am weiteren Vorantreiben der Fließfront in diesem Bereich. Dieser Wechsel auf einen weiteren Anspritzpunkt ist prinzipiell beliebig oft wiederholbar. Den Bauteilgrößen ist damit prinzipiell keine Grenze gesetzt. Die benötigte Anzahl an Anspritzpunkten bezogen auf eine definierte Bauteilgröße hängt direkt vom Wanddicken-Fließwegverhältnis ab. Bei feststehender Bauteilwanddicke ist das Wanddicken-Fließwegverhältnis von der Fließfähigkeit des Kunststoffmaterials abhängig. Somit gilt, je fließfähiger das Kunststoffmaterial desto weniger Anspritzpunkte werden benötigt. Beim erfindungsgemäßen Einsatz des Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens lassen sich Bindenähte vermeiden bzw. deutlich reduzieren. Aus der Kombination von Dünnwandspritzgießen und Kaskadenspritzgießen resultiert ein positiv nutzbarer lokaler Einfriereffekt der Kunststoffschmelze noch während des Einspritzens. Voraussetzungen für diesen Effekt sind dünne Wanddicken, größere Bauteilabmessungen und mindestens zwei oder mehr Anspritzpunkte. Wenn eine Voraussetzung nicht erfüllt ist, kann das lokale Einfrieren nicht positiv genutzt werden. Bei sehr geringen Wanddicken von beispielsweise 0,8 mm liegt die Kühlzeit im Bereich von 1 s. Bei größeren Bauteilen kann die Einspritzzeit bei 2-3 s liegen. Dies bedeutet, dass beim Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen großer Bauteile größere lokale Bauteilbereiche bereits vor Ende der kompletten Füllung der Werkzeugkavität vollständig erstarrt sind. In diesen lokalen Bereichen wirkt weder der anliegende Einspritzdruck, noch der Nachdruck einer konventionellen Nachdruckphase. Für die maximal benötigte Schließkraft der Spritzgießmaschine folgt daraus, dass die konventionelle Berechnungsformel für die Schließkraft nicht mehr anwendbar ist. Der maximale Einspritzdruck wirkt nicht auf der kompletten projizierten Formteilfläche, sondern lediglich auf der noch nicht erstarrten Teilfläche. Beispielsweise reduziert sich die benötigte maximale Schließkraft für ein Bauteil mit der projizierten Fläche von 1800 mm × 600 mm von etwa 4500 t auf ungefähr 1600 t. Aus diesem Grund können beim Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen deutlich kleinere Maschinen für gleiche Bauteilgrößen eingesetzt werden. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit signifikant erhöht. In besonders neuartiger und vorteilhafter Weise wird durch das Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen die Volumenschwindung beim Abkühlen und Erstarren der Kunststoffschmelze in lokalen Bereichen bereits während der Einspritzphase ausgeglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Einspritzdruck zum einen die Fließfront vorantreibt und zum anderen gleichzeitig nach hinten als Nachdruck wirkt und weitere Kunststoffschmelze in die bereits vollständig gefüllten und erstarrenden Bauteilbereiche drückt. Die Volumenschwindung in den am Ende der Einspritzphase gefüllten Bauteilbereichen wird dann wieder konventionell über die sich an die Einspritzphase anschließende Nachdruckphase ausgeglichen. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Anwendung des Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens großflächige und dünnwandige Bauteile mit einem geringen Bauteilgewicht. Besonders hervorzuheben sind die sehr geringe Wanddickenschwankungen und Fertigungstoleranzen im Serienprozess. Weitere positive Merkmale des Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens sind die Erzeugung verschiedenster funktionaler Oberflächen, die große Bauteilgeometriefreiheit und die Energie- sowie Ressourceneffizienz des neuartigen Herstellungsverfahrens.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens startet das Anspritzen mit einem oder mehreren bauteilmittigen Anspritzpunkten und setzt sich von diesem in zwei oder mehr Bauteilrichtungen fort. Besonders vorteilhaft dabei ist, dass dadurch die Gesamt-Fließweglänge minimiert wird. Dadurch reduziert sich auch die Einspritzzeit und damit die Zykluszeit pro Bauteil. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung von Bindenähten im Bauteil. Zusätzlich lässt sich insbesondere bei symmetrischen Bauteilen auf diese Weise ein symmetrisches Einspritzen und Aushärten erreichen. Daraus resultiert eine vorteilhafte symmetrische Belastung von Werkzeug und Spritzgießmaschine.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens startet das Anspritzen mit einem oder mehreren Anspritzpunkten am Bauteilrand und setzt sich von dort hauptsächlich in Bauteillängsrichtung fort. Dadurch wird die temporär maximale schmelzeförmige und somit die mit Druck beaufschlagte projizierte Bauteilfläche reduziert. Hierdurch wird die maximal erforderliche Zuhaltekraft der Spritzgießmaschine minimiert. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung von Bindenähten im Bauteil.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens startet das Anspritzen mit einem oder mehreren Anspritzpunkten am Bauteilrand und setzt sich von dort hauptsächlich in Bauteilbreitenrichtung fort. Dadurch wird die temporär maximale schmelzeförmige und somit die mit Druck beaufschlagte projizierte Bauteilfläche reduziert. Hierdurch wird die maximal erforderliche Zuhaltekraft der Spritzgießmaschine minimiert. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung von Bindenähten im Bauteil.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens startet das Anspritzen mit zwei oder mehreren Anspritzpunkten an den Bauteilrändern und setzt sich von dort hauptsächlich in Mittenrichtung fort. Dadurch kommt es zu einem zusammenfließen der Fließfronten in der Bauteilmitte. Dadurch kann bewusst eine Bindenaht in der Bauteilmitte eingebracht werden. Zudem ist die Position der Bindenaht mittels der Kaskadenparameter einstellbar.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens werden zumindest vier Anspritzpunkte vorgesehen. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des zu fertigenden Bauteils, insbesondere der Größe und Bauteilfläche, kann die Anzahl der Anspritzpunkte auch größer gewählt werden, insbesondere größer 10, insbesondere größer 30, insbesondere größer 50, insbesondere größer 70, insbesondere größer 90 und gegebenenfalls auch bis zu 100 Anspritzpunkte und oder mehr.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird der Abstand zwischen den einzelnen Anspritzpunkten in Abhängigkeit vom Wanddicken-Fließwegverhältnis gewählt. Insbesondere kann die benötigte Anzahl an Anspritzpunkten dadurch minimiert werden. Besonders vorteilhaft sind Abstände zwischen den Anspritzpunkten im Bereich von 30 mm bis 300 mm und insbesondere im Bereich von 180 mm bis 210 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens startet das Anspritzen der nachfolgenden Anspritzpunkte jeweils erst nach dem vollständigen Überfließen durch die Fließfront. Insbesondere werden zumindest zeitweise die vorherigen Anspritzpunkte offen gelassen. Dadurch kann auch vor Abschluss der Einspritzphase in lokalen Bereichen bereits die Nachdruckphase gestartet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird die Steuerung der Anspritzpunkte bzw. der Sequenzzonen bauteilspezifisch vorgenommen. Die Steuerung kann über die Einspritzzeit, den Einspritzweg, das Einspritzvolumen, den Einspritzdruck oder die Position der Fließfront erfolgen. Die Position der Fließfront kann beispielsweise über die Messung des lokalen Werkzeuginnendrucks oder der lokalen Werkzeugwandtemperatur ermittelt werden. Insbesondere vorteilhaft ist eine Steuerung der Anspritzpunkte über die Einspritzzeit, den Einspritzweg oder das Einspritzvolumen.
In einer vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird der lokale Einfriereffekt der Kunststoffschmelze während des Einspritzens genutzt. Dadurch wird die maximal benötigte Schließkraft der Spritzgießmaschine reduziert. Somit können deutlich kleinere Maschinen für gleiche Bauteilgrößen eingesetzt werden.
Beispielsweise reduziert sich die benötigte maximale Schließkraft für ein Bauteil mit der projizierten Fläche von 1800 mm × 600 mm von etwa 4500 t auf ungefähr 1600 t.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein Stammwerkzeugkonzept zur Reduzierung der Werkzeugkosten verwendet. Dabei wird für ähnliche Bauteile ein gemeinsamer grundlegender Aufbau des Spritzgusswerkzeugs genutzt. Die Kosten für den grundlegenden Werkzeugaufbau verteilen sich auf alle unterschiedlichen Bauteile. Für ein einzelnes Bauteil ist zusätzlich nur ein konturgebener Einsatz oder eine Konturplatte notwendig. Insbesondere sind verschiedene Bauteilabmaße möglich. Die vorhandenen Anspritzpunkte können bauteilspezifisch aktiviert oder deaktiviert werden. Insbesondere ein kleines und ein großes Bauteil können mit demselben Stammwerkzeug hergestellt werden. Weitere Vorteile des Stammwerkzeugkonzepts sind schnellere Werkzeugrüstzeiten und geringere Werkzeuglagerkosten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein Heißkanal verwendet. Dadurch wird beispielsweise der Materialausschuss verringert und es ist zudem eine präzisere Steuerung der Kaskade möglich.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein nicht beheizter Angusskanal bzw. ein nicht beheiztes Angusssystem verwendet. Hierdurch sind beispielsweise die Werkzeugkosten geringer.
In einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird das Bauteil aus Polypropylen (PP) hergestellt. Besonders vorteilhaft sind beispielsweise die hohe Fließfähigkeit, die Materialkosten, die geringe Dichte und die guten mechanischen Eigenschaften. Insbesondere vorteilhaft ist die Anpassbarkeit des Materials hinsichtlich UV-beständiger oder temperaturbeständiger Bauteile.
In einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird das Bauteil aus einem hochfließfähigen Polypropylen (PP) hergestellt. Insbesondere wird PP mit einem Schmelzindex oberhalb von 50 g/10min (ISO 1133), insbesondere oberhalb von 70 g/10min, insbesondere größer 90 g/10min und gegebenenfalls auch bis zu 100 g/10min und oder mehr. Insbesondere vorteilhaft ist, dass die Anzahl der notwendigen Anspritzpunkte bei gegebenen Bauteildimensionen minimiert werden kann.
In einer weiteren Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird das Bauteil aus einem Massenkunststoff (Commodity Polymere) hergestellt. Neben PP sind dies beispielsweise Polyethylen (PE) und Polystyrol (PS). Besonders vorteilhaft sind die Materialkosten und die gute Verfügbarkeit.
In einer weiteren Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird das Bauteil aus einem technischen Kunststoff hergestellt. Dies sind beispielsweise Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Acryl-Nitril-Butadien (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Styrolmethylmethacrylat (SMMA).
In einer weiteren Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird das Bauteil aus einem gefüllten Kunststoff hergestellt. Beispielsweise können als Füllstoffe Talkum, Kreide oder Fasern verwendet werden. Insbesondere können Flammschutzadditive mit dem neuartigen Verfahren verwendet werden.
In einer weiteren Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird das Bauteil aus zumindest zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien hergestellt. Ein derartiges dann zumindest 2K-Bauteil kann gerade insbesondere durch die verschiedenen Anspritzpunkte mit den jeweils lokal vorteilhaften unterschiedlichen Kunststoffmaterialien hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Bauteil hauptsächlich aus PP hergestellt werden und lokale Versteifungselemente aus dem teureren Kunststoff PA. Insbesondere vorteilhaft kann dies an Krafteinleitungspunkten genutzt werden.
In einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein großflächiges Bauteil hergestellt. Insbesondere ein Bauteil, das einen großen Anteil an ebenen oder im Wesentlichen ebenen Flächenbereichen aufweist. Das neuartige Verfahren ermöglicht insbesondere die Herstellung großer dünner Bauteilflächen im Spritzguss. Dadurch ist eine besonders wirtschaftliche Herstellung möglich.
In einer vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein wannenförmiges Bauteil hergestellt, insbesondere ein wannenförmiges Bauteil mit einer Breite von zumindest 250 mm und/oder einer Länge von zumindest 250 mm, insbesondere mit einer Breite und/oder Länge von zumindest 500 mm. Besonders vorteilhaft sind die Reduktion der Zykluszeit sowie der maximal erforderlichen Schließkraft und die hohe mögliche Konturschärfe.
In einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens können von der Form und den Bauteildimensionen her vielfältigste Bauteile hergestellt werden. Beispielsweise können kleine dünnwandige Bauteile mit relativ großen und ebenen oder im Wesentlichen ebenen Flächenbereichen hergestellt werden, insbesondere mit einer Länge und Breite von jeweils bis zu 300 mm. Beispielsweise können große dünnwandige Bauteile mit relativ großen und ebenen oder im Wesentlichen ebenen Flächenbereichen hergestellt werden, insbesondere mit einer Länge und Breite von jeweils bis zu 600 mm. Beispielsweise können sehr große dünnwandige Bauteile mit relativ großen und ebenen oder im Wesentlichen ebenen Flächenbereichen hergestellt werden, insbesondere mit einer Länge von 1800 mm oder größer und einer Breite von 600 oder größer. Sowohl für kleine dünnwandige Bauteile als auch große und sehr große dünnwandige Bauteile können dünne Wanddicken hergestellt werden, insbesondere mit Bauteildicken kleiner 1,5 mm, insbesondere im Bereich von 0,6 mm bis 1,0 mm, insbesondere mit 0,8 mm. Des Weiteren sind jegliche Zwischenwerte der genannten Dimensionen alleine und/oder in Kombination möglich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein Wanddicken-Fließwegverhältnis größer als 1:150 verwendet, insbesondere im Bereich von 1:180 bis 1:300 verwendet, insbesondere im Bereich von 1:200 bis 1:250 und gegebenenfalls auch bis zu 1:400 und oder größer. Das Werteintervall von 1:200 bis 1:250 ist besonders vorteilhaft, um die genannten Vorteile des neuartigen Verfahrens zu erreichen.
In einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein Bauteil mit lokal unterschiedlichen Wanddicken hergestellt. Dadurch sind lokale Aufdickungen und Verdünnungen möglich. Beispielsweise können diese für lokal unterschiedliche Bauteilfunktionen genutzt werden. Die Aufdickungen können beispielweise zur lokalen mechanische Verstärkung verwendet werden. Die Verdünnungen können beispielweise zur lokalen mechanische Schwächung, Gewichtsreduktion und/oder Lichtdurchlässigkeit verwendet werden.
In einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein Bauteil mit mechanischen Verstärkungselementen hergestellt. Beispielsweise können Bauteile mit Rippen, Stegen oder Domen hergestellt werden.
In einer vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein Bauteil mit einer aufgedickten Außenkontur hergestellt. Dadurch ist beispielsweise eine Rahmenversteifung möglich bei insgesamt geringem Bauteilgewicht bzw. geringem Materialeinsatz.
In einer vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens werden die konstruktiven Freiheitsgrade bei den lokalen Wanddicken explizit für Leichtbau-Bauteile verwendet. Beispielsweise sind flächige Bauteile mit versteifen Schalenstrukturen möglich, die eine höhere Beulensicherheit aufweisen.
In einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein Bauteil mit einer spezifischen Oberfläche hergestellt. Beispielsweise können verschiedene Oberflächenstrukturierungen realisiert werden. Insbesondere können matte oder glänzende Oberflächen oder Oberflächen mit Narbung hergestellt werden. Zudem können funktionale Oberflächen wie beispielsweise Anti-Rutsch, Anti-Fingerprint, hydrophile und/oder hydrophobe hergestellt werden.
In einer vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird ein Bauteil mit zusätzlichen konstruktiven Elementen hergestellt. Dies sind insbesondere Funktionselemente, wie beispielsweise Nocken, Zapfen, Dome, Halterungen, Aussparungen, Konturlinien, Schnappverbindungen und Filmscharniere mit hoher Formpräzision. Das neuartige Verfahren ermöglicht insbesondere im Vergleich zum Thermoformen deutlich größere Freiheitsgrade bei der Bauteilgestaltung.
Durch eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird die notwendige Kühlzeit deutlich reduziert. Durch das neuartige Verfahren ist die Herstellung großer Bauteile mit sehr dünnen Wanddicken möglich. Diese zeichnen sich unter anderem durch deutlich niedrigere Kühlzeiten aus, da ein quadratischer Zusammenhang zwischen Kühlzeit und Wanddicke existiert. Dies ermöglicht eine sehr wirtschaftliche Bauteilherstellung.
Durch eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens werden die Anlagenkosten deutlich reduziert. Durch das neuartige Verfahren ist die Herstellung großer Bauteilen mit vergleichsweise kleinen Anlagen hinsichtlich Schließkraft möglich. Diese kleinen Anlagen sind günstiger und ermöglichen somit eine sehr wirtschaftliche Bauteilherstellung.
Durch eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird der Materialausschuss deutlich reduziert. Im Vergleich zum Thermoformen, das häufig bei großflächigen Bauteilen zum Einsatz kommt, kann der prozessbedingte Materialausschuss von ca. 40% auf 0% reduziert werden. Auch der Anfahrausschuss ist geringer. Dies ermöglicht eine sehr wirtschaftliche Bauteilherstellung.
Durch eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird die Energieeffizienz deutlich erhöht. Durch das neuartige Verfahren ist die Herstellung von Bauteilen mit der jeweils minimal benötigten Wanddicke möglich. Dadurch wird nur die minimal erforderliche Materialmenge thermisch verarbeitet. Zusätzlich erfolgt die Bauteilherstellung im Vergleich zum Thermoformen in einem einstufigen thermischen Prozess. Beim Thermoformen dagegen handelt es sich um einen zweistufigen thermischen Prozess, der das zweimalige Erwärmen und Kühlen des Materials erfordert. Dies ermöglicht eine sehr energieeffiziente Bauteilherstellung.
Durch eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens wird die Ressourceneffizienz deutlich erhöht. Durch das neuartige Verfahren ist die Herstellung von Bauteilen mit der jeweils minimal benötigten Wanddicke möglich. Dadurch wird nur die minimal erforderliche Materialmenge eingesetzt. Dies ermöglicht eine sehr ressourceneffiziente Bauteilherstellung.
Durch eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens können die Fertigungskosten bzw. Stückkosten deutlich reduziert werden. Beispielsweise ermöglicht die Kombination einer Reduzierung von Kühlzeiten, Anlagenkosten und Materialausschuss in Verbindung mit einer energie- und ressourceneffizienten Herstellung eine Reduzierung sowohl der variablen Kosten als auch der Fixkosten.
In einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen wird ein Automotive-Bauteil hergestellt. Beispielsweise für ein Automobil, ein Schienenfahrzeug, ein Flugzeug oder ein Schiff.
Eine bevorzugte Anwendung von Bauteilen, die mit dem erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen hergestellt werden, ist der Einsatz im Automobile Innenraum, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, Nutzfahrzeug oder Bus. Beispielsweise kann ein Interieur-Bauteil, eine Innenverkleidung, eine Säulenverkleidung, eine Innentürverkleidung, eine Rückwandtürverkleidung, eine Sitzverkleidung, ein Armaturenbrett, eine Instrumententafel, eine Konsole, eine Armauflage, eine Kartentasche, ein Dachhimmel, eine Hutablage oder eine Kofferraumauskleidung hergestellt werden. Diese Bauteile sind integraler Bestandteil bei Automobilen verschiedenster Hersteller, wie beispielsweise Audi, BMW, Daimler, Ford, Hyundai, MAN oder Volvo.
Eine bevorzugte Anwendung von Bauteilen, die mit dem erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen hergestellt werden, ist der Einsatz im Automobile Außenraum, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, Nutzfahrzeug oder Bus. Beispielsweise kann ein Exterieur-Bauteil, eine Außenverkleidung, ein Kotflügel, ein Dach, ein Panoramadach, eine Bodengruppe, eine Radhausinnenverkleidung oder eine Unterfahrschutz hergestellt werden. Diese Bauteile sind integraler Bestandteil bei Automobilen verschiedenster Hersteller, wie beispielsweise Opel, Renault, Toyota, Volkswagen oder Scania.
Eine weitere Anwendung von Bauteilen, die mit dem erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen hergestellt werden, ist der Einsatz für technische Automobilteile, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, Nutzfahrzeug oder Bus. Beispielsweise kann eine Keilriemenabdeckung, eine Motorraumabdeckung, eine Akustikabdeckung, ein Dämmelement oder ein Wasserschutz hergestellt werden.
Eine weitere Anwendung von Bauteilen, die mit dem erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen hergestellt werden, ist der Einsatz für Automobilteile für nachhaltige Mobilität. Für den Bereich der Elektromobilität ist die Batterie im Elektroauto ein wesentlicher Bestandteil. Die Batterie und die Batterietechnik sind ein großer Kostenfaktor. Mit dem neuartigen Verfahren ist beispielsweise die Herstellung der Batterieeinhausung kostengünstig möglich. Aus unter anderem ökologischen Gründen ist eine Reduktion des Ausstoßes von Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Stickoxiden (NO_x) notwendig. Dies ist entweder durch die E-Mobilität oder eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei konventionellen Antriebsarten möglich. Der Leichtbau ist ein wichtiges Mittel, um diese Ziele zu erreichen. Mit dem neuartigen Verfahren ist beispielsweise die Herstellung großer dünnwandiger und damit leichter Fahrzeugbauteile möglich.
Eine weitere Anwendung von Bauteilen, die mit dem erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen hergestellt werden, ist der Einsatz für Automobilteile allgemein. Beispielsweise kann eine Kofferraumwanne, eine Kofferraumschale, ein Gepäckträger oder eine Dachbox hergestellt werden.
Eine bevorzugte Anwendung von Bauteilen, die mit dem erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen hergestellt werden, ist der Einsatz in einem Schienenfahrzeug, beispielsweise einem Zug, einer Bahn, einer Straßenbahn, einer Lokomotive oder einem Waggon. Beispielsweise kann eine Kabineninnenverkleidung, eine Sitzverkleidung oder eine Gepäckablage hergestellt werden. Diese Bauteile sind ein wichtiger Bestandteil bei Schienenfahrzeugen verschiedenster Hersteller, wie beispielsweise Alstom, Bombardier oder Siemens.
Eine bevorzugte Anwendung von Bauteilen, die mit dem erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen hergestellt werden, ist der Einsatz in einem Luftfahrzeug, beispielsweise einem Flugzeug. Beispielsweise kann eine Kabinenverkleidung, eine Sitzverkleidung, eine Kabinentür oder ein Gepäckfach hergestellt werden. Diese Bauteile sind ein wichtiger Bestandteil in der Luftfahrt bei verschiedenen Herstellern, wie beispielsweise Airbus, Boeing oder Embraer.
Eine bevorzugte Anwendung von Bauteilen, die mit dem erfindungsgemäßen Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießen hergestellt werden, ist der Einsatz in einem Wasserfahrzeug, beispielsweise einem Schiff, Boot oder Kreuzfahrtschiff. Beispielsweise kann eine Kabinenverkleidung, eine Sitzverkleidung, eine Kabinentür oder ein Gepäckfach hergestellt werden. Diese Bauteile sind ein wichtiger Bestandteil in der Schifffahrt bei verschiedenen Herstellern, wie beispielsweise Howaldtswerke Deutsche Werft, Aker Werft Wismar, Meyer Werft Papenburg oder Blohm & Voss.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.

1 Prinzip des Dünnwand-Kaskaden-Spritzgießens mit Schmelzeverteiler

1

dünnwandiges Bauteil

2

Verteilerkanal

3

Hauptkanal

4

Seitenkanal

5

Anspritzpunkt
2 dünnwandiges Bauteil

1

dünnwandiges Bauteil

2

scharfkantiger Übergang

3

Loch

4

Aussparung

5

definierter Radius

6

präzise Formgebung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Fidan, S.; Vollenweider, T.: Mit Spritzprägen Pfunde und Kosten senken. In: Kunststoffe, Heft 11/2016, S. 62-65, München: Carl Hanser Verlag [0008]

Claims

Spritzgussverfahren für die Herstellung eines Automotive-Bauteils, dadurch gekennzeichnet, dass Dünnwandspritzgießen und Kaskadenspritzgießen kombiniert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hochfließfähige Kunststoffmaterialien, insbesondere Polypropylen (PP), verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Einfrieren der Kunststoffschmelze vorteilhaft genutzt wird, insbesondere zur Reduzierung der maximal notwendigen Schließkraft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wanddicken-Fließwegverhältnis größer 1:200, insbesondere zwischen 1:200 und 1:300, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilwanddicken kleiner 1,5 mm, insbesondere zwischen 0,6 mm und 1,0 mm, sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil großflächig, insbesondere breiter als 250 mm und länger als 250 mm, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Herstellung von Leichtbauteilen genutzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Einbringen von Verstärkungsstrukturen, insbesondere Rippen und lokalen Materialaufdickungen, genutzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für funktionale Oberflächen, insbesondere matte, glänzende oder strukturierte Oberflächen, genutzt wird.
Automotive-Bauteil, welches nach einem Verfahren gemäß den vorhergehenden Ansprüchen hergestellt ist.