Automatisierte, flexible Thermoformprozesse

Eine hohe Flexibilität hatten die Entwickler dieser Standard-Thermoform-Anlage im Sinn. So ermöglicht es die Werkzeugschnittstelle laut Hersteller, 90 Prozent der am Markt befindlichen Werkzeuge zu verwenden. (Bildquelle: Kiefel)

Zu den wichtigsten Entwicklungstrends beim Thermoformen gehören ein steigender Automatisierungsgrad der Anlagen sowie wachsende Flexibilität. Beides ermöglicht es, die Produktivität zu erhöhen. Das sieht auch  Karl Schäuble so, Kaufmännischer Geschäftsführer von Illig, Heilbronn: „Wir gehen davon aus, dass auch in Zukunft bei hohen Losgrößen und ausgeprägter Automatisierung die Steigerung der Taktzahl bei Illig-Linien von großer Bedeutung ist.“ Ein Baustein der Automatisierung sind kameragestützte Qualitätssicherungssysteme in den Anlagen, die Informationen über Maschinenstillstände und Fehlfunktionen erfassen. Dies ermöglicht nahezu 100-Prozent-Kontrollen bei Formteilen, was wiederum das Identifizieren von Einflussgrößen beim Extrudieren oder Thermoformen vereinfacht, die zu Verschleiß oder Fehlfunktionen der Anlagen führen. Schäuble ergänzt: „Wir sind überzeugt, dass wir durch Optimierungen bei den sogenannten geplanten Stillstandszeiten die produktive Laufzeit von Thermoformanlagen beträchtlich steigern können.“ Einen Schritt in diese Richtung ging das Maschinenbau-Unternehmen bereits mit seinen Baureihen RV und RD, die es Schritt für Schritt modernisierte. Als letztes Modell stellte es die neue Version des Vakuumformautomaten RV 74d vor. Gleiches gilt auch für die Baureihen RDK und RDKP.

Automatisierte, flexible Thermoformprozesse

Ein Baustein der Automatisierung sind kameragestützte Qualitätssicherungssysteme in den Anlagen, die Informationen über Maschinenstillstände und Fehlfunktionen erfassen. Dies ermöglicht nahezu 100-Prozent-Kontrollen bei Formteilen. (Bildquelle: Illig)

Vor allem eine hohe Flexibilität hatten die Entwickler der Standard-Thermoform-Anlage Sharpformer von Kiefel, Freilassing, im Sinn. So ermöglicht es die Werkzeugschnittstelle laut Hersteller, 90 Prozent der am Markt befindlichen Werkzeuge zu verwenden. Zudem unterstützt die Bedien-Software KID-CAT den Anwender dabei, ein neues Rezept Schritt für Schritt zu erstellen. Zudem schaffte es der Hersteller durch eine modulare Bauweise, die Lieferzeit der Anlage von sieben auf vier Monate zu verkürzen. Ein zusätzlicher Vorteil des Baukastensystems ist, dass der Hersteller auf Wünsche auch kurzfristig reagieren kann. So lässt sich die Produktionsrichtung von links nach rechts oder umgekehrt ohne Einfluss auf die Lieferzeit wählen.

Thermoform-Halbzeuge: Foliendicke im laufenden Betrieb ändern

Ebenfalls auf Flexibilität setzt Breyer, Singen, mit seinem Folienextruder mit Thermo-Flex-System. Hier stand es im Zentrum, die Foliendicke während des laufenden Betriebs zu ändern. Dies funktioniert durch das Glättwerk mit der Spalteinstellung Fast & Easy, das überdies kein Getriebe oder mechanische Einstellteile benötigt. Es stellt den gewünschten Spalt während der Produktion ein, indem es die Walzen entsprechend positioniert. Mit dem System lassen sich so Platten mit Dicken von <100 µm bis 25 mm produzieren. Zudem sparen die verkürzten Regulationszeiten Rohmaterial. Außerdem hat das Glättwerk einen Modus, der den Düsenspalt zwischen den Walzen nur durch Anpassen der Extrusionsgeschwindigkeit ändert. Anwender können so die Geschwindigkeit auf dem Display entsprechend der geplanten Produktdicken innerhalb weniger Sekunden einstellen anstatt sie anschließend an einer Spaltkorrektur nachzustellen. Auf dem System lassen sich glatte oder strukturierte Walzen produzieren. Darüber hinaus eignet sich die Maschine für das Herstellen von spannungsarmen Flachfolien für das Thermoformen.

Automatisierte, flexible Thermoformprozesse

Bei diesem Koextrusions-Düsensystem lässt sich die Reihenfolge der Schichten im laufenden Betrieb umstellen. (Bildquelle: Nordson)

Variable Schichtdicken bietet auch das Koextrusions-Düsensystem von Nordson EDI, Westlake, USA, bei dem sich darüber hinaus  die Reihenfolge der Schichten im laufenden Betrieb umstellen lässt. Außerdem können Anwender Einstellungen ändern, ohne den Feedblock abzuschalten, was die Laufzeit und die Vielseitigkeit hinsichtlich der herstellbaren Endprodukte erhöht. Zu den potenziellen Anwendungen zählen Standard-Mehrschicht-Plattenmaterialien, wie Halbbarriere- und Hochbarriere-Schichten mit Dicken von 0,180 bis 1,016 mm. Die Strömungssteuerung des Systems hält geringe Toleranzen ein und vermeidet auf diese Weise Wellen-, Zickzack- und andere Defekte, hervorgerufen durch instabile Schichtgrenzen. Die Düse Ultraflex- mit Multiflow-II-G-Schmelzekanal und internem Deckling verringert Scherkräfte an den Schichtgrenzen und führt zu gleichförmigen Schichten. Der Feedblock Ultraflow V-S hat verstellbare Kombinationsebenen, an denen die Geschwindigkeiten der zusammengeführten Ströme eingestellt werden. Im frei schwimmenden Modus gleichen diese Ebenen die Änderungen in den Schichtdicke-Verhältnissen automatisch aus.

Automobiler Leichtbau mit Thermoformen

Um Leichtbauteile effizient herzustellen, etwa für Automobilanwendungen, eignet sich ein Verfahren von Frimo, Lotte. Das sogenannte Organo-Sheet-Injection-Verfahren (OSI) kombiniert Thermoformen, Beschneiden und Hinterspritzen. Das beschleunigt den Herstellprozess.  Dieses um das Umspritzen der bearbeiteten Endkante erweitere Verfahren eignet sich für alle Arten von Faserhalbzeugen mit thermoplastischer Matrix, beispielsweise Natur-, Glas- oder Carbonfasern. In einem Arbeitsgang erhält der Anwender so montagefertige Bauteile. Auf der JEC World 2016 in Paris präsentierte das Unternehmen Beispielanwendungen.

Eine bereits umgesetzte Leichtbauanwendung hat Webasto, Stockdorf, in petto. Das Unternehmen hat für den Jeep Renegade ein zweiteiliges, Leichtbau-Dachsystem aus Polyurethan, Glasfaser und Papierwaben entwickelt. Die Außenflächen entstehen mittels Thermoformverfahren, wobei sie zusätzlich mit einer genarbten wetterfesten Folie bezogen werden. Das PUR-Sandwich-Material darunter verfügt über eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht, gute 3D-Formbarkeit und geräusch- sowie wärmedämmende Eigenschaften. Die Gewichtseinsparung des Gesamtbauteils gegenüber einem vergleichbaren Stahlbauteil beträgt rund 50 Prozent. Dabei produziert die PUR-CSM-Preg-Anlage von Hennecke, Sankt Augustin, die Schichten, nicht wie üblich in einem mehrstufigen Verfahren, sondern in einem Prozess. Diese One-Shot-Technik fertigt die Produkte beim Oberflächen-Finish endkonturnah und formfallend.

David Löh

Über den Autor

David Löh

ist Redakteur des Plastverarbeiter.
david.loeh@huethig.de