Der Spezialist für schlüsselfertige LSR-Projekte demonstriert auf der Fakuma das Potenzial der Kombination von optischen Flüssigsilikonen mit Verarbeitungs-Know-how sowie der hauseigenen Smartshot-Kaltkanal- und Smartmix-Dosiertechnologie.
Gemeinsam mit Dow hat Elmet, Oftering (Österreich), die Fertigungstechnologie für die Hauptoptiken von LED-Scheinwerfern mit ADB-Funktion (Adaptive-Driving-Beam) auf einen LSR-Typ abgestimmt, der speziell für optische Anwendungen entwickelt wurde. Als mitentscheidend für eine konstant hohe Bauteilqualität erwiesen sich dabei das präzise arbeitende Dosiersystem Smartmix Top 7000P sowie die Ausrüstung des Werkzeugs mit dem Kaltkanalsystem Smartshot E, bei dem die Nadel beim Öffnen und Schließen der Düsen servolektrisch positioniert wird.
Die Entwicklung schlüsselfertiger Systeme für die Herstellung der LSR-Optiken für adaptive LED-Scheinwerfer erfordert eine Kombination aus Werkstoff-, Werkzeug-, Dosier- und Spritzgieß-Know-how. (Foto: Elmet)
Das Dosiersystem Smartmix Top 7000P ist laut Hersteller als erste Dosierpumpe auf dem Markt FDA-konform ausgelegt und somit für die hochreinen optischen LSR-Typen geeignet. Die hohe Messgenauigkeit des Volumenzählers von 0,0156 ml je Zählimpuls ermöglicht eine hohe Mischungsgüte und dadurch Prozesskonstanz. Die quasi abrasionsfreie Förderung schließt darüber hinaus eine funktionsmindernde Kontamination des LSR durch Metallabrieb aus der Pumpe aus.
Bei dem Nadelverschluss-Kaltkanalsystem Smartshot E übernimmt ein kompakter Servomotor die Bewegung und Positionierung der Düsennadel für eine präzise Kontrolle der angusslosen Kavitätenfüllung. Damit lässt sich die Nadelöffnung im µm-Bereich einstellen und der Einspritzvorgang besser ausbalancieren als dies Schrittmotor-Antriebe ermöglichen. Durch die Fähigkeit von Elmet, Werkzeug-Spaltmaße von unter 10 µm zu realisieren, kommt es trotz niedriger Materialviskostität nicht zu Gratbildung an den optischen Bauteilen.
Das Ergebnis der aktuellen Zusammenarbeit mit Dow ist ein schlüsselfertiges System zur Herstellung von ADB-Mehrfach-Lichtleiterlinsen aus dem optischen LSR Silastic MS-5002. Elmet hat dabei unter anderem das anspruchsvolle Werkzeug zum Spritzgießen der geometrisch hoch komplexen Teile konstruiert. Deren Volumen beträgt rund 35 cm³. Dies entspricht einem Gewicht von ca. 37,5 g, basierend auf der spezifischen Dichte des LSR von 1,07 g/cm³. Zusammen mit den stark unterschiedlichen, teils großen Querschnitten ergeben sich anspruchsvolle Zykluszeiten für die LSR-Massenproduktion.
Abgestimmt auf die Viskosität und damit das Fließverhalten des gewählten LSR-Typs hat Elmet die Kaltkanäle des Werkzeugs für eine hohe Prozessstabilität und Formteilqualität ausbalanciert sowie eine homogene Kühlung sichergestellt. Die aus einer speziellen Stahllegierung hergestellten Formeinsätze wurden wärmebehandelt und poliert. Dadurch ergab sich während des Spritzgießens und Aushärtens eine gute Übertragung der Formoberfläche auf die Oberfläche des LSR-Teils. So ließen sich die hohen Anforderungen der optischen Industrie sowohl an den Lichtleitern als auch an die Auskopplungsabschnitte der Linse erfüllen.
Diese Lösung zeigt das Potenzial, das in der Kombination der optischen LSR von Dow mit dem Verarbeitungs-Know-how sowie der Smartshot-Kaltkanal- und der Smartmix-Dosiertechnologie von Elmet liegt. Dazu Entwicklungsleiter Thorsten Häuser: „Die Fertigung von ADB-Optiken ist sehr komplex und erfordert den engen Erfahrungsaustausch aller an einem Projekt Beteiligten. Gemeinsam mit Dow haben wir unser Verständnis für die enge Verzahnung zwischen optischen LSR-Formulierungen, dem Werkzeugbau und deren Verarbeitung besagter LSR-Typen im Spritzguss erheblich ausbauen können. Wir sind überzeugt, dass die kombinierte technische Expertise in den Bereichen Silikonchemie, LSR-Verarbeitung und Optik auch mittelfristig ein Schlüssel dazu bleiben wird, um mit Silikon-Lichtleitlinsen einen hohen Mehrwert entlang der Wertschöpfungskette für Automobil-LED-Scheinwerfer zu erschließen.“
