Yvonne Stockhammer, Market Manager Consumer, präsentierte auf der Fakuma das neue Thermolast K-Produkt.

Yvonne Stockhammer, Market Manager Consumer, präsentierte auf der Fakuma das neue Thermolast K-Produkt. (Bild: Redaktion)

Den Händen schmeichelt die neue Materialreihe Smooth Touch, die Kraiburg TPE, Waldkraiburg, auf der Fakuma vorgestellt hat. Fühlen sich TPE Oberflächen normalerweise eher stumpf an, so  ist hier direkt die veränderte Haptik durch das optimierte Reibverhalten spürbar. Die Werkstoffentwicklung basiert auf Rezepturen und der Erfahrung des Unternehmens im Medizinsektor. Diese Materialtype erfüllt die gängigen Regularien im Lebensmittelbereich und ist REACH- sowie RoHS-konform. Die Oberflächeneigenschaften werden ohne weiteren Veredelungsschritt oder spezielle Strukturierung der Werkzeugkavität erzielt. Das Compound haftet an Polyolefinen und kann dadurch in Mehrkomponentenbauteilen eingesetzt werden. Außerdem lassen sich die Bauteile leicht entformen. Die Entwicklung ist gedacht für Verpackungen hochwertiger Kosmetikprodukte und kann anwendungsbezogen eingefärbt werden.

Additive Verarbeitung softer Werkstoffe

Dass die ebenfalls präsentierten Supersoft TPE aus Waldkraiburg nicht nur für anspruchsvolle Spritzgießanwendungen, sondern auch für den 3D-Druck geeignet sind, davon konnten sich die Besucher direkt am Stand überzeugen. Denn Paolo Lenani, Mitgründer von Direct3D, Mailand, Italien, hatte ein Drucksystem am Stand installiert und demonstrierte die Druckbarkeit der zuvor genannten Thermolast K-Produkte. Sowohl aus den supersoften als auch aus den gleitfähigen Materia-lien wurden Bauteile hergestellt. Bei diesen Druckern wird das Originalgranulat über einen Trichter dem Extruder zugeführt und direkt zu Bauteilen verarbeitet. „Mit dieser Technik ist es möglich, TPE Materialien mit einer Härte von 30 Shore 00 zu drucken“, berichtet Lenani. „Die Eigenschaften der gedruckten TPE-Bau-teile kommen zu rund 80 bis 95 % an die eines spritzgegossenen Bauteils sogar in Z-Richtung heran.“ Das Herstellverfahren ermöglicht Wabenstrukturen zu drucken, deren Härte bedarfsgerecht beispielsweise für   podologische Einlagen angepasst werden kann. Die Technologie erlaubt es auch, die Deckschichten für die Einlagen im gleichen Druckjob zu erzeugen.

Wie Kunststoffbauteile ressourcenschonend lackiert werden

Dass das Instantcoat-Lackierverfahren, wie es Varioplast, Ötisheim, entwickelt und im Einsatz hat, Ressourcen schont, hatte Geschäftsführer Michael Däbritz von Beginn an angenommen. Beim Instantcoat-Verfahren wird das spritzgegossene Bauteil an der Maschine mit CO2 gereinigt, zweischichtig lackiert und getrocknet. Da das Bauteil bei Varioplast auch konventionell auf einer Flachbettlackieranlage beschichtet werden kann, konnten alle Masse- und Energieströme beider Prozesse erfasst und verglichen werden. Dieser Vergleich erfolgte durch das SKZ, Würzburg. Den Hintergrundbericht der vergleichenden Ökobilanzierung eines direkt verketteten Spritzguss-Lackierverfahrens mit dem konventionellen Lackierverfahren in Anlehnung an ISO 14040/44 erhielt das Unternehmen kurz vor der Fakuma. Das Ergebnis: Pro Bauteil sinkt das globale Erwärmungspotential (GWP 100) [kg CO2-Äquivalent] um 73 %, der fossile Ressourcenverbrauch um 80 % und der Primärenergieverbrauch um 74 %. „Die verketteten Prozesse bergen einerseits enormes Potential hinsichtlich der eingesetzten Medien, Handlingskosten und Transport“, führt Däbritz aus. „Andererseits aber auch ein großes Risiko, da man erst nach der Inbetriebnahme weiß, ob alles wie gewünscht funktioniert.“ Dass es funktioniert, zeigt neben dem Bericht auch die Ausschussquote, die beim verketteten Prozess im einstelligen Bereich liegt, bei der konventionellen Beschichtung bei etwa 30 %.

Michael Däbritz präsentierte die ressourcenschonend lackierte Blende sowie den Prozessablauf auf der Fakuma.
Michael Däbritz präsentierte die ressourcenschonend lackierte Blende sowie den Prozessablauf auf der Fakuma. (Bild: Redaktion)

3D-gedruckt und hochglanzpoliert – geht das?

Ganz eindeutig – ja. Marcel Bestenlehrer, Geschäftsführer Bestenlehrer, Herzogenaurach, zeigte am Messestand den Inhalt eines Köfferchens, der beeindruckte. Denn der Kofferinhalt bestand aus acht lasergesinterten, hochglanzpolierten Metallplättchen. Diese hatte Bkl 3d, Sonneberg, additiv aus Stahl 1.2709, Edelstahl 1.4404 und 1.4542 sowie Aluminium gefertigt. Vier der Plättchen waren mit Schichtstärken von 40 µm und die weiteren vier mit Schichtstärken von 60 µm aufgebaut worden. Die beiden Unternehmen wollten durch die Versuchsreihe herausfinden, ob sich lasergesinterte Formeinsätze für eine Hochglanzpolitur eignen. Vom erzielten Polierergebnis waren die beiden Geschäftsführer verblüfft. „Ganz ehrlich, wir hatten nicht damit gerechnet, dass bei beiden Schichtstärken beim Polieren keinerlei Fehlstellen zum Vorschein kommen“, erläutert Bestenlehrer. Die Bearbeitung der Oberflächen erfolgte in der Polierwerkstatt in Herzogenaurach mit den gleichen Medien und Werkzeugen wie bei Kavitäten, die aus Vollmaterial hergestellt werden. Wird die Rauheit der additiv hergestellten Plättchen mit der von konventionell hergestellten verglichen, so sind diese entsprechend. „Diese Tatsache eröffnet neue Möglichkeiten für den Einsatz von Metall-3D-Druck und das Einbringen von konturnahen Kühlungen bei komplexen Werkstücken“, ist Bestenlehrer überzeugt.

Hochglanzpolierte, lasergesinterte Musterplatten.
Hochglanzpolierte, lasergesinterte Musterplatten. (Bild: Redaktion)

Warum ein Haftvermittler unerlässlich ist

Schichten, die keiner sieht und keiner spürt, entscheiden über die Haftfestigkeit von zwei Komponenten. Handelt es sich um zwei inkompatible Komponenten wie ein Edelstahlblech und ein Biopolymer, so ist eine haftvermittelnde Schicht unerlässlich. Hier kommt nun die Plasmaplus-Technologie von Plasmatreat, Steinhagen, zum Einsatz. Auf dem Blech wird mit dem speziellen Plasmaplus-Verfahren PT-Bond eine Nanoschicht abgeschieden und somit die Schmelze auf dem Metall zur Haftung gebracht. „PT-Bond ist eine spezielle Nanoschicht, die mit unserer Plasmaplus-Technologie kreiert wird, um funktionalisierte Oberflächen zu schaffen. Beim Einsatz von PT-Bond wird dem unter Atmosphärendruck erzeugten Plasmastrahl ein gasförmiger Präkursor injiziert. Das Substrat wird mit einer hauch-dünnen, transparenten, plasmapolymeren Schutzschicht überzogen. Diese fungiert dann als Haftvermittlerschicht“, erklärt Lukas Buske, Head of Plasma Applications, Plasmatreat, das Verfahren. „So können wir Materialien langzeitstabil miteinander verbinden und die Einsatzfelder von 3D-gedruckten Bauteilen flexibel für die industrielle Fertigung erweitern.“

Das Biopolymer von Akro-Plastic wurde am Stand von Yizumi mit dem SEAM-Verfahren auf das mit der PT-Bond-Schicht versehene Blech gedruckt.
Das Biopolymer von Akro-Plastic wurde am Stand von Yizumi mit dem SEAM-Verfahren auf das mit der PT-Bond-Schicht versehene Blech gedruckt. (Bild: Plasmatreat)

Wie durch Wärme und Druck eine stoffschlüssige Verbindung entsteht

Ein weiteres Verfahren, um Polymere mit Metallen zu verbinden, war am Stand von Kist + Escherich, München, zu sehen. Die Fügetechnologie Hyjoin feierte auf der Fakuma Premiere und ermöglicht Metall und Kunststoff thermisch direkt zu fügen. Das Verbinden der beiden Komponenten erfolgt zusatzfrei unter Wärmeeinfluss und Druck innerhalb von Sekunden. Um die Fügefläche möglichst groß zu gestalten, wird der metallische Partner an der Kontaktstelle angeraut. Sind die Fügepartner in Kontakt, wird mit dem Heizwerkzeug über Wirbelströme die Metalloberfläche erwärmt und der Thermoplast schmilzt an der Kontaktfläche und benetzt diese. Nach dem Abkühlen können die Bauteile sofort belastet werden. „Es können sowohl punktförmige als auch mediendichte Verbindungen an einfachen und komplexen Geometrien hergestellt werden“, berichtet Stefan Kist, Geschäftsführer des Unternehmens.

Stefan Kist präsentiert eine Anlage für das punktförmige thermische Direktfügen.
Stefan Kist präsentiert eine Anlage für das punktförmige thermische Direktfügen. (Bild: Redaktion)

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Varioplast Konrad Däbritz GmbH

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Plasmatreat GmbH

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Bestenlehrer GmbH - Oberflächen für Werkzeuge

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