Die Faserverstärkung von Kunststoffen ist im Automobilbau ein elementares Verfahren, um Bauteileigenschaften gezielt in Richtung Leichtbau zu modifizieren. Entwicklungsschwerpunkte sind Kostenreduktion durch Substitution von Metall und Ersatz von technischen Kunststoffen wie PA durch PP, Verbesserung von CO2-Fußabdruck, Rezyklierbarkeit und Energiebedarf und damit die Steigerung der Produktionseffizienz. Leichtbau bietet somit hohes Potenzial in Sachen Ressourcenschonung und Circular Economy - Themen, die auch im Programm „arburgGREENworld“ eine wichtige Rolle spielen.
In seinem Fachvortrag (25. März, 11:30 Uhr) erläutert Martin Hoyer, Leiter Anwendungstechnische Entwicklung bei Arburg, wie sich mit Hilfe prozessintegrierter Werkstoffaufbereitung eine ressourcenschonende und effiziente Fertigung hochfester Bauteile realisieren lässt. Vorgestellt werden das von Arburg gemeinsam mit dem Kunststoffzentrum SKZ in Würzburg entwickelte Faser-Direkt-Compoundieren (FDC) und Praxisbeispiele aus der Serienfertigung.
Das FDC-Leichtbauverfahren zeichnet sich durch hohe Verfügbarkeit der Materialien und um bis zu 40 Prozent geringere Kosten im Vergleich zu speziellen Langfasergranulaten aus. Die FDC-Einheit an der Spritzeinheit umfasst eine Seitenbeschickung mit integrierter Schneidvorrichtung, einen angepassten Zylinder und eine spezielle Schneckengeometrie. Die Glasfasern werden als Rovings bereitgestellt, inline zugeschnitten und direkt der flüssigen Schmelze zugeführt. Zudem lassen sich Materialien flexibel kombinieren, Faserlänge und Faseranteil individuell einstellen und damit die Bauteileigenschaften gezielt beeinflussen.
Arburg ist aktiv an vielen Forschungsprojekten beteiligt, die auf der PIAE vorgestellt werden. Ein Beispiel für die wirtschaftliche Produktion hybrider Faserverbund-Bauteile ist das Projekt Mopahyb (modulare Produktionsanlage zur Herstellung hochbelastbarer Hybridbauteile). Hier hat Arburg gemeinsam mit dem Fraunhofer ICT, Pfinztal, ein Bolt-on-Langfaser-Spritzaggregat mit integriertem Faser-Direkt-Compoundieren (FDC) realisiert und an einer vertikalen 3.600-Tonnen-Presse von Dieffenbacher eingesetzt. Mit einer Sitzschale für das Pkw-Interieur wurde gezeigt, wie sich damit bisher nicht fertigbare Bauteildimensionen umsetzen lassen.
Hightech-Leichtbau-Systemlösungen in Multi-Material-Design für E-Fahrzeuge der Zukunft hat Forel zum Ziel. Im Rahmen dieser national übergreifenden offenen Plattform hat Arburg zwei Forschungsprojekte gemeinsam mit der Technischen Universität Dresden realisiert:
Bei Prolemo (Produktionstechnologien für effiziente Leichtbaumotoren) wurde eine Produktionsumgebung für Leichtbaumotoren entwickelt. Arburg und weitere Partner bildeten die gesamte Wertschöpfungskette zur Fertigung von Elektroantrieben ab. Forschungspartner dieses Projekts waren die Karlsruher Institute für Produktionstechnik (wbk) und Fahrzeugsystemtechnik (Fast).
Ergänzend zu Spritzgießexponaten präsentiert Arburg auf der PIAE Europe 2020 eine Auswahl an Funktionsbauteilen, die additiv mit dem Freeformer im Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) produziert wurden. Bei gleichbleibenden Parametern kann mit dem offenen System der Füllgrad des Bauteils gezielt verändert und damit die mechanischen Eigenschaften variiert werden. Auch innerhalb eines Bauteils lassen sich verschiedene Materialdichten realisieren, was am Beispiel eines Testkörpers mit Wabenstruktur zu sehen ist. Der Freeformer eignet sich zudem für die wirtschaftliche additive Fertigung von Automationskomponenten und Betriebsmitteln in kleinen Stückzahlen. So wurden z. B. für das Fupro-Projekt Elemente des Handling-Greifers im AKF-Verfahren produziert.
