Wohl nichts ist ärgerlicher, als vor einer verschlossenen Autotür zu stehen, weil die Fernbedienung streikt. Dieser auf den ersten Blick unspektakuläre Gebrauchsgegenstand muss über ein ganzes Autoleben zuverlässig und komfortabel seinen Dienst tun. Auch ungünstigen Umgebungsbedingungen wie einige Stunden Sonneneinstrahlung auf einem Gartentisch, eine intensive „Untersuchung“ in den Fingern eines neugierigen Kinder-Detektivs oder dem Liegenlassen im Auto während einer frostigen Winternacht dürfen der Fernbedienung mit ihren diversen Funktionen nichts anhaben. Tausende Tastenbetätigungen während der Lebensdauer des Fahrzeugs sind sicher und fehlerfrei zu bewältigen.

Schlagzäher Kunststoff für das Gehäuse

Mehrere Varianten, die sich in der Zahl der integrierten Tasten unterscheiden, liefert das fränkische Unternehmen Oechsler an den General Motors-Konzern. Das gesamte Gehäuse, vor allem auch die maximal fünf integrierten Tasten müssen robust aufgebaut sein, dabei aber mit hoher Qualität kostengünstig produziert werden. Die Hauptkomponente des Gehäuses besteht aus schwarzem PA66 und PA6T/6I GF50. Das Material ist robust und bietet gute mechanische Kennwerte, die unter anderem als Basis für die Schwenkmechanik des Schlüssels benötigt werden. Die Tasten bestehen aus einem PA6 GF10. Vier Tasten sind weiß, eine rot eingefärbt und sind mit einem TPU umspritzt. Die so entstehenden Membranen sind dauerhaft elastisch, sorgen für das angenehme Betätigungsgefühl und dichten die gesamte Einheit ab.

Vier Schritte im Drei-Dritteltakt

Optik und Funktion sind in dieser Anwendung gleichermaßen auf hohem Niveau zu garantieren. Wie schon in anderen Fällen haben sich die Formenbauer und die Heißkanal-Experten schon in einem frühen Projektstadium zusammengesetzt, um eine prozesssichere und dabei wirtschaftliche Lösung zu entwickeln. Armin Bauer, Leiter Werkzeugkonstruktion bei Oechsler: „Bereits direkt nachdem wir die Konstruktionsidee für das Vierfach-Werkzeug formuliert hatten, war Günther Heisskanaltechnik mit am Tisch, in dem Fall die Kollegen des Partners Weschu, bei uns in der Nähe. Die unterschiedlichen Werkstoffe in einem Werkzeug und der Einsatz schiefer Ebenen für die Düsensteuerung waren wichtige Themen.“ Eine weitere Besonderheit ergab sich während des Werkzeugdesigns: Obwohl vier Komponenten gespritzt werden, kommt das Drehwerkzeug mit drei Positionen aus – was die Zykluszeit deutlich verkürzt.

Der erste Schritt ist das Spritzen der roten und weißen Tasten. Dafür sind in einer Station zwei Anspritz-Systeme zusammengefasst, die über balancierte T-Verteiler TEP-S und zwei Düsen 5SMT120H mit verschleißgeschützter Spitze indirekt, also über einen Zwischenanguss arbeiten. Das Schussvolumen pro Düse liegt bei 2 cm3. Dieser Teil der festen Formhälfte ist als Drei-Platten-Werkzeug konzipiert, um die Angüsse entfernen zu können.

Die zweite Komponente mit 50 Prozent Glasfaser-Anteil für das Gehäuse wird über einen H-Verteiler NHDP4B und vier schlank bauende Nadelverschluss-Heißkanaldüsen des Typs 8NLT150 direkt eingespritzt. Diese Station arbeitet mit einem pneumatisch betätigten Schiebemechanismus. Je Düse werden 6 cm3 Material eingespritzt.
Als dritter und letzter Schritt folgt das Spritzen der Elastomer-Komponente TPU. Hier kommt die gleiche Heißkanaltechnik zum Einsatz wie im Schritt zuvor: Der H-Verteiler und die vier über Schiebemechanismus betätigten Nadelverschluss-Düsen sorgen für den materialschonenden Direktanguss mit jeweils 0,95 cm3 Volumen. Zwar liegen die Anspritzpunkte aller Komponenten in Bereichen die am fertigen Produkt nicht sichtbar sind, sie müssen trotzdem hohen Anforderungen genügen, um die störungsfreie Montage sicher zu stellen. So verlangen die in den Schlüssel integrierten elektronischen Bauteile wie Platinen eng tolerierte Auflagepunkte ohne Ungleichmäßigkeiten oder Fadenzug.

Serienanlauf ohne Komplikationen
Ein schnelles Umrüsten auf andere Varianten war ein weiteres Kriterium bei der Werkzeugkonstruktion. Die Kavitäten lassen sich von der Trennebene aus schnell tauschen. Damit kann das Werkzeug auf der Maschine verbleiben, die Rüstzeiten sind entsprechend gering. Gleiches gilt für das Reinigen des Werkzeugs: Die TPU-Komponente verursacht einen gewissen Reinigungsaufwand, der aufgrund der guten Zugänglichkeit einfach und schnell zu leisten ist.
Von den ersten konstruktiven Entwürfen bis zum Prüfbericht für die Serienfreigabe verging knapp ein Jahr. Angesichts des Komplexitätsgrades von Produkt und Werkzeug sowie den Anforderungen der Automobilindustrie ein überschaubarer Zeitraum. „Funktionsmäßig hat es während der Erprobung und Freigabe bis auf wenige und kleine materialbedingte Anpassungen keinerlei Änderungen am Werkzeug gegeben“, erklärt Bauer.

 

Neue Technologien

Mehrkomponenten-Spritzguss

Beim Mehrkomponenten-Spritzguss werden unterschiedliche Werkstoffe in einem Teil verarbeitet. Die Spritzeinheiten müssen harmonierend arbeiten aber immer unabhängig voneinander zu steuern sein. Die Schmelze-Komponenten können durch eine Spezialdüse eingespritzt oder an verschiedenen Stellen ins Werkzeug eingebracht werden. Beim im Beitrag beschriebenen Beispiel einer PKW-Fernbedienungwird eine Hart-Weich-Verbindung aus schlagzähem Kunststoff, glasfaserverstärktem Material und flexiblem Elastomer realisiert. Das hierfür benötigte komplexe Werkzeug hat eine besondere Drehtechnik, um die Zykluszeit zu verkürzen: Obwohl vier Komponenten gespritzt werden, kommt das Drehwerkzeug mit drei Positionen aus. Ergänzt wird das Werkzeug mit einem pneumatischen Schiebemechanismus, über den sich die Nadelverschluss-Düsen betätigen lassen.

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Jörg Essinger