Über Fertigung oder Stillstand entscheiden 0,3 Mikrometer
Über Fertigung oder Stillstand entscheiden 0,3 Mikrometer
Beim Folgeverbundspritzen lassen sich Hybridteile aus Metall und Kunststoff in einem einzigen Werkzeug gleichzeitig stanzen und spritzgießen. Nur schade, wenn Kaltaufschweißungen dieses effiziente Verfahren regelrecht ausbremsen. Für diese kritische Situation fanden die Spritzgießexperten der FWB Kunststofftechnik eine starke Lösung: die Kohlenstoffschicht BALINIT MAYURA von Oerlikon Balzers sorgt durch ihr hauchdünnes Schutzschild dafür, dass die Produktion für einen namhaften Automotive-Kunden wieder richtig Gas geben konnte.
Die münzgroßen Rotoren für Gaspedalsensoren werden bei FWB Kunststofftechnik im Folgeverbundspritzen aus Aluminium gestanzt und anschließend mit Kunststoff umspritzt. Foto: Oerlikon Balzers
Manchmal haben kleine Dinge eine große Wirkung: Gibt man beim Autofahren Gas, übermittelt ein unauffälliger Sensor in modernen Modellen die genaue Position des Gaspedals elektronisch an die Motorsteuerung, die entsprechend die Beschleunigung regelt. Gaspedalsensoren mit dieser Induktivtechnik enthalten unter anderem Rotoren aus metallenen Leiterschleifen, eingefasst in Kunststoffträgern. FWB Kunststofftechnik aus Pirmasens fertigt diese münzgroßen Hybridbauteile mit dem effizienten Reel-to-Reel-Verfahren.
Dieses automatisierte Folgeverbundspritzen vereint zwei Produktionsschritte in einer Maschine: die Bearbeitung eines dünnen Aluminiumbandes und die partielle Umspritzung bis hin zum fertigen Bauteil. Im Fertigungsprozess läuft das Aluminiumband mit vorgestanzten Rotoren in ein Mehrfachwerkzeug. Erst werden acht Rotoren in einem Arbeitsgang mittels beweglicher Kerne bzw. Schneidstempel komplett ausgestanzt. Danach werden die Stanzteile auf die zweite Ebene geschoben und mit Kunststoff umspritzt.
FWB Kunststofftechnik verfügt über 45 Jahre Erfahrung in der Konstruktion und Fertigung von Werkzeugen für wirtschaftliche und komplexe Folgeverbundprozesse. „Zentrales Ziel dieser Aufgabe ist eine hohe Maßhaltigkeit und entsprechend präzise Positionierung der Teile im Werkzeug, um diese akkurat und sauber stanzen und dann umspritzen zu können“, erläutert Regis Marseu, Senior Tooling Expert bei FWB Kunststofftechnik. Dabei darf zum Beispiel auch kein Flitter vom Aluminiumstanzen später in das Kunststoffteil gelangen.
Keine Kaltaufschweißungen mehr: Die Werkzeugkomponenten erhalten die regenbogenfarbene Schicht BALINIT MAYURA von Oerlikon Balzers, was eine reibungslose Produktion bei FWB Kunststofftechnik ermöglicht. Foto: Oerlikon Balzers
Kaltaufschweißungen mit Folgen: Ausschuss, Stillstände, Lieferverzug
Das Kompetenzfeld Aluminium verlangte jedoch an anderer Stelle mehr Aufmerksamkeit. Schnelle Taktzeiten und hoher Pressdruck beim Stanzen des adhäsiven Materials erhöhten die thermomechanische Belastung der Werkzeuge. Infolgedessen bildeten sich Kaltaufschweißungen auf den Werkzeugkomponenten. Durch festgeklemmte Kerne wurde das durchgängige Produzieren zunehmend erschwert.
„Alle acht Stunden mussten wir Kerne und Matrizen reinigen und dafür die Maschine eine halbe bis eine Stunde anhalten. Einmal pro Woche haben wir das Werkzeug komplett demontiert und gesäubert“, so Marseu. Die Folgen waren hoher Ausschuss, häufige Stillstände und Lieferverzögerungen. Gesucht wurde daher eine präzise Lösung auch für den Kunden Forvia Hella, das Mutterunternehmen von FWB und ein namhafter internationaler Automobilzulieferer, der unter anderem Gaspedalsensoren herstellt.
Pro Zyklus verlassen acht fertige Rotorträger das Mehrfachwerkzeug. Bewegliche Teile auf dieser Auswerferseite sind mit der Kohlenstoffschicht BALINIT DYLYN von Oerlikon Balzers beschichtet. Foto: Oerlikon Balzers
Auf der Suche nach Lösungsmöglichkeiten wurde der Oberflächenspezialist Oerlikon Balzers als Kompetenzpartner hinzugezogen. Michael Bilo, Key Account Manager Plastics, empfahl die kohlenstoffbasierte ta-C-Schicht BALINIT® MAYURA, die mit ihrer herausragenden Härte von 60-70 GPa und einem geringen Reibwert 0,1-0,2 (trocken gegen Stahl) Materialanhaftungen minimiert.
Ein Vorschlag, der direkt ins Schwarze traf. Allein die Behandlung der Kerne, inklusive einer Reduzierung der Schneidspalte zwischen Kernen und Einsätzen, führte sofort zu besseren Ergebnissen: Kaltaufschweißungen traten nicht mehr auf. Nach diesem Erfolg wurden auch andere Komponenten wie Einsätze, Matrizen und Führungshülsen mit BALINIT® MAYURA beschichtet. Zusätzlich wurden die beweglichen Teile auf der Auswerferseite des Werkzeugs mit der DLC-Schicht BALINIT® DYLYN beschichtet.
Mit BALINIT MAYURA läuft die Produktion seit Monaten rund
Regis Marseu (rechts), Senior Tooling Expert bei FWB Kunststofftechnik, schätzt den treffsicheren Rat von Michael Bilo, Key Account Manager Plastics bei Oerlikon Balzers. Foto: Oerlikon Balzers
Dank der neuen Beschichtung läuft die Produktion seit mehreren Monaten reibungslos. Bisher wurden etwa 360.000 Teile im 3-Schicht-Betrieb gefertigt. Für die Reinigung reicht nun alle 36 Stunden der Einsatz einer Messingbürste.
„Wir überlegen, das Intervall auf 48 Stunden hochzusetzen“, so Regis Marseu, der an Oerlikon Balzers vor allem eines schätzt: „Wir können uns immer darauf verlassen, dass dieser Beschichtungspartner einen professionellen technischen Background für unser komplexes Geschäft mitbringt.“ FWB Kunststofftechnik sieht sich als eines der führenden Unternehmen in Deutschland mit Spezial-Know-how für Stanz- und Spritzguss-Werkzeuge. Hier werden Kunststoffteile mit einem Schussgewicht von 2 bis 650 g hergestellt und teilweise vormontiert.
Im Kundenzentrum Bielefeld von Oerlikon Balzers wird bereits ein weiterer FWB-Werkzeugsatz für die Rotorenfertigung behandelt. Die dafür eingesetzte Variante von BALINIT® MAYURA ist nur 0,3 Mikrometer dünn, hält die Produktion aber zuverlässig am Laufen. Manchmal haben kleine Dinge eben eine große Wirkung.
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Über Fertigung oder Stillstand entscheiden 0,3 Mikrometer
