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Hohe Präzisionsanforderungen an Multimaterialsysteme

13.08.2015

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Zulieferer von hybriden Bauteilen für die Elektronikbranche im Fokus der internationalen Fachmesse HYBRID Expo in Stuttgart

„Die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe bleibt eine große Herausforderung für die Zukunft. Bei den Entwicklern und in der Industrie wird immer stärker nicht nur an Lösungen aus einzelnen Materialien gedacht, sondern an deren geeignetes Zusammenspiel.“ Das ist eine zentrale Aussage des Ausblicks im Composites-Marktbericht 2014 der Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. (AVK). Und als neuen Trend in der Hybridtechnologie sieht die Studie „Werkstoffinnovationen für nachhaltige Mobilität und Energieversorgung“, die die VDI-Gesellschaft Materials Engineering (VDI-GME) und das VDI Technologiezentrum (VDI TZ) im vergangenen Jahr veröffentlicht haben, die Kombination von glasfaserverstärkten Kunststoffen mit Einlegern aus Organoblechen.

Vor allem in der automobilen Elektronik substituieren hybride Lösungen dank zahlreicher Vorteile zunehmend traditionell gefertigte Baugruppen. Doch die Experten verweisen darauf, dass „die Entwicklung von Hybridstrukturen eng mit der Entwicklung der entsprechenden Herstellungsverfahren verknüpft ist, die den spezifischen Anforderungen und Einschränkungen der beteiligten Werkstoffe gleichermaßen gerecht werden müssen“. Die internationalen Fachmesse HYBRID Expo gibt Unternehmen, die sich mit solchen Prozessen beschäftigen und Produkte zur Marktreife bringen, eine Plattform. Vom 22. bis 24. September präsentieren sich in Stuttgart zahlreiche Aussteller aus diesem Bereich.

Sumitomo: Vollelektrische Maschinenbaureihe IntElects
Für den Spritzgießmaschinen-Hersteller Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH aus Schwaig ist die Funktionsintegration von der Automobiltechnik bis hin zur Unterhaltungselektronik ein wichtiger Entwicklungsschwerpunkt. „Wir sehen zukünftig eine ganze Reihe von Anwendungen in diesen Bereichen“, erklärt Thomas Brettnich, Leiter der Technologieentwicklung, und ergänzt: „Gerade in der Elektronik handelt es sich in der Regel um Komponenten, die zum Teil enorme Anforderungen an die Präzision stellen. Hier sind unsere IntElects unschlagbar.“ Dabei handelt es sich um eine vollelektrische Maschinenbaureihe mit Schließkräften bis 4.500 kN, die höchste Präzision und Reproduzierbarkeit auch bei größeren Teilen ermöglicht.

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„Die im Vergleich zum Standardspritzguss derzeit noch relativ langen Zykluszeiten, die für das Einlegen von Organoblechen oder Metalleinlegern benötigt werden, fordern Antriebskonzepte, die auch im Teillast- und Leerlaufbereich einen effizienten Maschinenbetrieb ermöglichen“, erläutert Brettnich. „Neben den IntElect zeigt auch unser serienmäßiger Energiesparantrieb activeDrive bei hydraulischen Maschinen der Baureihe Systec bei diesen Anwendungen eine beeindruckende Energieeffizienz.“ Prinzipiell sei für die Systemintegration ein flexibles Maschinenkonzept notwendig, meint er. „Die Anforderungen auf der Schließseite – nämlich deren Nutzung als Presse und zum Drapieren der Organobleche – erfüllen wir sehr präzise und reproduzierbar durch den konsequenten Einsatz von Kniehebel-Schließeinheiten bei allen Maschinen ab 1.300 kN Schließkraft.“

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Sumitomo-Demag zeigt in einer Live-Anwendung den Produktionsprozess hybrider Komponenten in einer kompakten Fertigungszelleauf Basis einer Systec Servo 210-430.

Auf der HYBRID Expo wird auf einer Systec Servo 210-430 mit 2.100 kN Schließkraft ein hochwertiges, extrem leichtes und äußerst steifes Hybridbauteil aus so genannten UD-Tapes, Metalleinlegern und Kunststoff gefertigt. Das UD-Tape wird in einer Fertigungszelle vorgewärmt und mittels eines Hot-Handlings in das Spritzgießwerkzeug eingelegt. Die maschinenseitige Werkzeugbewegung formt das UD-Tape in die gewünschte Geometrie. Daran anschließend wird das verformte Composite mit langglasfaserverstärktem PP in einer Rippenstruktur hinterspritzt. Parallel dazu werden zwei Metallteile in das Werkzeug eingelegt, welche die Last im Drehpunkt des Bauteiles aufnehmen. Die Komplettmontage erfolgt ebenfalls in der Fertigungszelle.

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Der serienmäßige Antrieb activeDrive bei hydraulischen Maschinen der Baureihe Systec von Sumitomo-Demag sorgt bei hybriden Anwendungen eine beeindruckende Energieeffizienz.

Fotos: Sumitomo-Demag

„Der Einsatz der UD-Tapes ist eine Produktevolution, denn die Fasermatten können speziell auf den Lastfall des Bauteiles abgestimmt werden – ein wichtiger Vorteil im Vergleich zu Standard-Organoblechen“, so Brettnich. Damit steige die Steifigkeit des Produkts bei gleichbleibender Wandstärke. Zudem seien UD-Tapes kostengünstiger. „Durch die Kombination verschiedener Werkstoffe können wir Material einsparen und ein Höchstmaß an Funktionsintegration realisieren. Letztendlich tragen wir damit zu einem effizienten Umgang mit Ressourcen bei“, sagt der Leiter der Technologieentwicklung.

Inovan: Von Werkstoff- bis Verbindungstechnik
Kunststoff-Metall-Verbundteile, hybride Bauteile, Alu-Kupfer-Verbindungen sowie Kontaktwerkstoffe will die Inovan GmbH & Co. KG aus Birkenfeld auf der Stuttgarter Fachschau präsentieren. „Führende Zulieferer und Hersteller in der Elektronik- und Elektroindustrie sehen in uns einen Partner, der mit ihnen gemeinsam 360-Grad-Projekte erfolgreich umsetzt“, sagt Stefanie Reich vom Marketing des Unternehmens. „Aufgrund unseres umfassenden Leistungsportfolios, das die Werkstofftechnik sowie galvanische Oberflächen-, Stanz-, Biege- und Kunststofftechnik sowie Baugruppen-Montage bis hin zur Verbindungstechnik umfasst, können wir äußerst individuelle und komplexe Projekte mit maximaler Schnittstellensicherheit komplett im eigenen Haus entwickeln und umsetzen.“

Leicht + Müller Syscotec: Herstellung von Füllstandsensoren
Bei der Leicht + Müller Syscotec GmbH + Co. KG, die ebenfalls auf der HYBRID Expo ausstellt, gehört die Automobilindustrie zu den wichtigsten Abnehmern hybrider Bauteile. „Wir fertigen auf einem Bihler Bimeric Steckergehäuse“, erläutert Geschäftsführer Marco Müller. „Dabei werden in einem vollautomatischen Prozess Stanzteile in das Gehäuse aus Kunststoff montiert und dann noch hochspannungsgeprüft und sortiert.“ Darüber hinaus ist das Unternehmen europäischer Marktführer bei der Herstellung von Füllstandsensoren, die in Pkw im Kühlwasser-, Scheibenwaschwasser- und Bremsflüssigkeitsbehälter zum Einsatz kommen. „Wir sind das einzige Unternehmen, das diese Art von Teilen in einem vollautomatisierten Prozess fertigt“, so Müller.

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Leicht + Müller Syscotec fertigt in einem vollautomatischen Prozess Steckergehäuse aus Metall und Kunststoff.

Foto: Leicht + Müller Syscotec

Diehl Metall: Stromführende Lösungen für die Elektronikindustrie
Beim Aussteller Diehl Metall Stiftung & Co. KG aus Röthenbach an der Pegnitz gehört die Entwicklung und Produktion anwendungsspezifischer stromführender Lösungen für die Elektronikindustrie zu den Kernkompetenzen. „Wir decken alle wesentlichen Glieder der Wertschöpfungskette von der Halbzeug-Fertigung über die Stanz- und Umformtechnik sowie galvanische Beschichtung bis hin zur Erzeugung integrierter Produkte im Spritzguss ab“, verrät Taina Temmen, Leiterin Strategisches Marketing. „Unsere Metall-Kunststoff-Verbundsysteme werden zur Verbindung von elektronischen Systemen beispielsweise in der ABS-, ESP- und Getriebesteuerungstechnik eingesetzt. Zudem finden sie in der Zentralelektrik sowie in Beleuchtungs- und Steckermodulen Verwendung.“

Härter Stanztechnik: Berechnungsverfahren und Abmusterungsstrategien bei der Werkzeugabstimmung
Mit der Härter Stanztechnik GmbH & Co. KGaA präsentiert sich in Stuttgart ein Pionier in der Metall-Kunststoff-Technologie, der seit vielen Jahren komplexe, kundenspezifische Systemlösungen für die Elektronikindustrie entwickelt und Millionen Teile im Jahr produziert. „Die Reinheitsanforderungen sind in den vergangenen Jahren drastisch gestiegen. Ein sauberes Fertigungskonzept muss daher aufgrund strenger Partikelforderungen durchgängig über alle Prozessschritte gegeben sein“, nennt Vertriebsleiter Hans-Jürgen Schüpf einen Anspruch an die Hybridtechnik der Zukunft. „Zudem können Ebenheitsanforderungen, Schwindungen und Bauteilverzug zu Rekursionen bei der Werkzeugabstimmung führen. Dies können wir mit geeigneten Berechnungsverfahren und Abmusterungsstrategien bereits im Vorfeld verringern.“ Zudem seien wegen des hohen Kostendrucks intelligente Lösungen zur Automatisierung etwa mit modularen Produktionszellen nötig.

Walter Söhner: Powermodule und mehr
Die Nähe zu Hauptakteuren der Elektroindustrie ist auch für Helga Heithausen-Knoche vom Vertrieb der Walter Söhner GmbH & Co. KG aus Schwaigern ein Grund, sich auf der HYBRID Expo mit dem Produktportfolio an Kunststoff-Metall-Verbundteilen zu präsentieren. Walter Söhner liefert unter anderem Powermodule für Frequenzumrichter, Komponenten für die Solar- und Windenergie sowie für die Wärme- und Kältetechnik. Dabei umfasst das Teilespektrum Kunststoff-Metall-Verbindungen mit bondfähigen Oberflächen sowie Mehrkomponenten- und Montagebauteile, Steckverbindungen, Einpresskontakte sowie technische Kunststoffteile.

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Zulieferer von hybriden Bauteilen für die Elektronikbranche im Fokus der internationalen Fachmesse HYBRID Expo in Stuttgart. 

Foto: www.hybrid-expo.com / behrendt und rausch

  Quelle: www.hybrid-expo.com


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