Im Innenraum von Premiumfahrzeugen sorgen edle Design- und Stylingelemente für Differenzierung und ein angenehmes Ambiente. Zunehmend wünschen sich auch Käufer von Mittelklasse- und Kleinwagen mehr Individualität im Innenraum. Unter dem […]
Dieser geschäumte Handschuhkastendeckel aus dem PC/ABS-Blend weist auf seiner Oberfläche hochglänzende und strukturierte Bereiche auf. (Foto: Covestro)
Im Innenraum von Premiumfahrzeugen sorgen edle Design- und Stylingelemente für Differenzierung und ein angenehmes Ambiente. Zunehmend wünschen sich auch Käufer von Mittelklasse- und Kleinwagen mehr Individualität im Innenraum. Unter dem Projektnamen SurfaceTechnologies hat Covestro, vormals Bayer Material Science, einen integrierten, serientauglichen Material- und Prozessansatz auf Basis von Polycarbonat entwickelt. Er kommt diesem Trend entgegen und erlaubt eine wirtschaftliche Herstellung von Dekorbauteilen. Autohersteller können damit im Innenraum individuell maßgeschneiderte Design- und Styling-Varianten umsetzen – vom Standardmodell bis zum Premiumsegment.
Auf der Fakuma zeigt das Unternehmen unter anderem Prototypen von Bauteilen, die in einem dynamisch temperiertem Spritzgießwerkzeug mit dem Mucell-Schäumverfahren hergestellt wurden. Dabei handelt es sich um Handschuhkastendeckel aus dem Polycarbonat-ABS-Blend Bayblend, deren Oberfläche hochglänzende und strukturierte Bereiche aufweisen.
Aufgrund der dynamischen Temperierung und des für solche Zwecke zugeschnittenen Materials wird auch unter Verwendung des physikalischen Schäumens eine hohe Oberflächengüte erreicht. Hersteller können deshalb auf einen zusätzlichen Beschichtungsschritt verzichten.
Durch das tiefere Einbetten der empfindlichen Hochglanzbereiche in die Struktur werden diese vor Kratzern und Berührungsschmutz geschützt. Falls das Teil dennoch lackiert oder anderweitig beschichtet werden soll, ist die Oberfläche dafür gut vorbereitet.
Leichtgewichtige Bauteile durch physikalisches Schäumen
„Für die Herstellung der Prototypen haben wir eine Kombination verschiedener Technologien genutzt“, erläutert Rainer Protte, der in der Business Unit Polycarbonates von Covestro für die Entwicklung von Sonderspritzgießverfahren verantwortlich ist. „Dadurch ist es möglich, Formteile mit hoher Formteilqualität und geringerem Gewicht herzustellen und dabei gleichzeitig Kosten einzusparen.“
Da ist zum einen das physikalische Schäumen Mucell zu nennen, das die Herstellung mikrozellulärer Schäume ermöglicht. Dabei wird Stickstoff im überkritischen Zustand über Injektoren in den Spritzgießzylinder und damit direkt in die Schmelze injiziert. Gegenüber dem konventionellen Spritzguss werden Qualitätsmerkmale wie Ebenheit, Rundheit und Verzug aufgrund verringerter und gleichmäßigerer innerer Spannungen und einer gleichmäßigeren Schwindung deutlich verbessert und Einfallstellen vermieden oder reduziert. Der Nachdruck kann bei diesem Verfahren entfallen.
„Dank des physikalischen Schäumens wird auch die Fließfähigkeit der Schmelze verbessert, wodurch eine Reduzierung der Formteilwanddicke möglich wird, ohne dass der Spritzdruck unzulässig hoch wird“, sagt Protte. „Gegenüber herkömmlichen Verfahren spart diese Lösung Gewicht und Treibstoff ein, auch wegen der geringeren Dichte der Schäume im Vergleich zu massiven Kunststoffen. Zurzeit arbeiten wir an einer weiteren Senkung der Wanddicke.“
Exzellente Oberflächen dank dynamischer Werkzeugtemperierung
Nachteil des Schäumens ist die meist schlechtere Oberflächenqualität, die sich in Form von Schlieren zeigt. Dieses Problem kann aber mit einer dynamischen Werkzeugtemperierung gelöst werden. Vor dem Einspritzen wird die Kavitätsoberfläche des Werkzeugs bei der Verarbeitung von amorphen Thermoplasten auf das Niveau der Glasübergangstemperatur des Kunststoffs aufgeheizt. Direkt nach dem Einspritzen der Schmelze erfolgt dann eine Abkühlung auf Entformungstemperatur. Das Verfahren ermöglicht auch bei gefüllten oder verstärkten Kunststoffen eine exzellente Oberflächengüte. Durch die hohe Werkzeugwandtemperatur wird die Oberfläche des Formteils praktisch glattgebügelt. Darüber hinaus ist eine gute Abformung von Strukturen möglich.
Während des Projekts arbeitete Covestro eng mit einer Reihe von Partnern zusammen: der gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik in Meinerzhagen (Temperierprozesse), dem Werkzeughersteller Krallmann, Hiddenhausen, sowie der Firma J. & F. Krüth in Solingen, die sich auf die Narbung der Werkzeugoberfläche, in diesem Fall eine 3D-Laserstruktur, spezialisiert hat.
Unbegrenzte Designfreiheit
Stärke des Innenraumkonzepts von Covestro sind die unzähligen Gestaltungsmöglichkeiten, die sich hinsichtlich Form, Farbe, Oberflächenstruktur und Glanzgrad eröffnen. Hinzu kommt, dass sich die Bauteile durch Beschichten weiter veredeln lassen, zum Beispiel, wenn Chrom-, Leder-, Echtholz- oder Soft-Feel-Oberflächen gewünscht sind. Auch Lichteffekte wie Ambientebeleuchtung sind mit transparenten und transluzenten Polycarbonattypen möglich.
Auf der Fakuma 2015:
