Großflächige, lichtemittierende Kunststoffbauteile eröffnen neue Möglichkeiten im Automobildesign und stellen gleichzeitig hohe Anforderungen an Werkzeug- und Heißkanaltechnik. Am Beispiel eines beleuchteten Frontgrills für ein Premium-Elektro-SUV zeigt Synventive, eine Marke von SPECTRIX, wie sich komplexe Direktanspritzung, anspruchsvolle Bauteilgeometrien und höchste Anforderungen an die optische Qualität miteinander verbinden lassen. Das Originalbauteil ist auf der Fakuma am SPECTRIX Messestand zu sehen. Dort können sich Besucher auch über die technischen Besonderheiten der Anwendung und die eingesetzte Heißkanallösung informieren.
Licht entwickelt sich im modernen Fahrzeugdesign zunehmend zu einem eigenständigen Gestaltungselement. Lichtkonzepte beschränken sich längst nicht mehr auf klassische Scheinwerfer und Rückleuchten. Auch großflächige Karosserie- und Interieurelemente werden zunehmend in die Lichtgestaltung von Fahrzeugen integriert. Für den Spritzgießprozess entstehen dadurch neue Herausforderungen: Komplexe Geometrien müssen zuverlässig gefüllt, transparente Kunststoffe materialschonend verarbeitet und gleichzeitig höchste Anforderungen an sichtbare Oberflächen erfüllt werden.
Ein Beispiel dafür ist ein großflächiger, lichtemittierender Frontgrill für ein Premiumfahrzeug. Das 2K-Bauteil wird aus transparentem Polycarbonat (PC) und schwarzem ABS auf einer KraussMaffei Spritzgießmaschine mit SpinForm-Technologie gefertigt. Für die Anwendung entwickelte Synventive eine speziell auf die Bauteilgeometrie und die optischen Anforderungen abgestimmte Heißkanallösung.
SpinForm für großflächige 2K-Bauteile
Die SpinForm-Technologie basiert auf einem Schwenkplattenkonzept mit zwei Trennebenen. Dadurch können zwei Werkzeuge hintereinander angeordnet und beide Komponenten gleichzeitig eingespritzt werden. Das Verfahren eignet sich insbesondere für großflächige Mehrkomponentenbauteile und ermöglicht gegenüber der Drehtellertechnik bei gleicher Schließkraft den doppelten Ausstoß.
Für den lichtemittierenden Frontgrill schafft die Technologie damit die maschinenseitige Grundlage für eine wirtschaftliche Fertigung des großflächigen 2K-Bauteils aus transparentem PC und schwarzem ABS.
Füllverhalten bereits in der Auslegung optimiert
Eine der zentralen Herausforderungen ist die kontrollierte Füllung der komplexen Bauteilgeometrie. Insbesondere in transparenten Bereichen können ein ungünstiger Verlauf der Fließfronten und Bindenähte das spätere optische Erscheinungsbild und die Funktion des Bauteils beeinträchtigen.
Aus diesem Grund wurde das Füllverhalten bereits während der Auslegung des Heißkanalsystems mithilfe von Moldflow-Simulationen analysiert und optimiert. Mit der Simulation lässt sich das Zusammenspiel von Bauteilgeometrie, Anspritzpositionen und Fließwegen frühzeitig bewerten.
Ziel war eine möglichst ausgewogene Füllung des Bauteils bei gleichzeitig präziser Steuerung der Fließfronten. Dadurch konnten Bindenähte aus optisch kritischen Bereichen verlagert und mögliche Beeinträchtigungen sichtbarer und lichtdurchlässiger Flächen reduziert werden.
Aufgrund der geringen Wandstärke war eine hohe Anzahl an Anspritzpunkten erforderlich, um die Fließwege zu verkürzen. Entsprechend entscheidend waren die Auslegung und hochpräzise Fertigung der Fließkanalgeometrie im Heißkanalsystem, um die in den Moldflow-Analysen ermittelte Füllbalance zuverlässig umzusetzen.
Mehrzonenbeheizung für extra lange Düsen
Eine der zentralen Herausforderungen ist die kontrollierte Füllung der komplexen Bauteilgeometrie. Insbesondere in transparenten Bereichen können ein ungünstiger Verlauf der Fließfronten und Bindenähte das spätere optische Erscheinungsbild und die Funktion des Bauteils beeinträchtigen.
Aus diesem Grund wurde das Füllverhalten bereits während der Auslegung des Heißkanalsystems mithilfe von Moldflow-Simulationen analysiert und optimiert. Mit der Simulation lässt sich das Zusammenspiel von Bauteilgeometrie, Anspritzpositionen und Fließwegen frühzeitig bewerten.
Ziel war eine möglichst ausgewogene Füllung des Bauteils bei gleichzeitig präziser Steuerung der Fließfronten. Dadurch konnten Bindenähte aus optisch kritischen Bereichen verlagert und mögliche Beeinträchtigungen sichtbarer und lichtdurchlässiger Flächen reduziert werden.
Aufgrund der geringen Wandstärke war eine hohe Anzahl an Anspritzpunkten erforderlich, um die Fließwege zu verkürzen. Entsprechend entscheidend waren die Auslegung und hochpräzise Fertigung der Fließkanalgeometrie im Heißkanalsystem, um die in den Moldflow-Analysen ermittelte Füllbalance zuverlässig umzusetzen.
Direkte Anspritzung bei hohen Anforderungen an die Oberfläche
Neben der Materialqualität spielt die Positionierung der Anspritzpunkte eine entscheidende Rolle. Bei einem großflächigen Sichtbauteil müssen die Anforderungen an Füllung und Prozess mit den Designvorgaben für die Class-A-Oberfläche in Einklang gebracht werden.
Die Anwendung nutzt daher eine direkte rückseitige Anspritzung. Dadurch bleibt die hochwertige Sichtfläche frei von sichtbaren Anspritzmarken. Gleichzeitig stellt die präzise Nadelverschlusstechnik sicher, dass die Anspritzpunkte zum richtigen Zeitpunkt geöffnet werden und eine hohe Oberflächenqualität erreicht wird.
Die Kombination aus simulationsgestützter Systemauslegung, kontrollierter Temperaturführung und präziser rückseitiger Direktanspritzung ermöglicht eine kontaminationsfreie Verarbeitung des transparenten Polycarbonats bei hoher optischer Qualität und Lichttransmission.
Die Anwendung wird auf der Fakuma am SPECTRIX Stand in Halle A1, Stand 1208, gezeigt.
SPECTRIX vereint die Marken Männer, Foboha, Synventive, Thermoplay, Gammaflux und Priamus und bietet End-to-End-Lösungen für anspruchsvolle Spritzgießanwendungen.
Abbildungen:
Abb 1: 2-Komponenten Frontgrill
Über SPECTRIX
SPECTRIX bündelt die Kompetenzen und Technologien von Männer, Foboha, Synventive, Thermoplay, Gammaflux und Priamus. Mit mehr als 50 Jahren Erfahrung und 2.000 Spezialisten weltweit ist SPECTRIX der Partner für End-to-End-Lösungen im Kunststoff-Spritzguss.
Von Bauteilauslegung und Materialwissenschaft über Werkzeugbau, Heißkanal-, Sensor- und Regeltechnik bis hin zu Qualifizierung, Spezialspritzguss und Lifecycle Services unterstützt SPECTRIX Kunden entlang der gesamten Wertschöpfungskette des Spritzgießens. Je nach Anforderung kommen einzelne Technologien und Services oder eine vollständig integrierte End-to-End-Lösung zum Einsatz.
Mit globaler Präsenz und lokaler Expertise begleitet SPECTRIX Kunden von der ersten Idee bis zur Serienproduktion.
SPECTRIX – Enduring Advantage, Engineered.
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