Partikelfreie, hochfeste Verbindungen

Hochpräzise technische Kunststoffprodukte sind aufgrund ihrer komplexen, technischen Anforderungen sehr empfindlich in Bezug auf Verschmutzungen. Insbesondere in der Automobilindustrie sind Systeme wie Motorraum, Bremsen oder Getriebe anfällig. Bereits kleinste Partikel können zu einem Ausfall führen. Das Einhalten der steigenden Sauberkeitsanforderungen wird daher ein immer größeres Thema bei der Produktion von technischen Kunststoffteilen oder beim Verbinden einzelner Komponenten.

Heiß-Gas-Schweißen

Wenn es um eine partikelfreie Verbindungstechnik verschiedener Komponenten sowie eine hohe Festigkeit geht, setzt Pöppelmann K-Tech, Lohne, unter anderem das Heiß-Gas-Schweißen ein. Es eignet sich besonders für medienführende, komplexe Bauteile für die Automobilindustrie, zum Beispiel Ölführungsrohre, Kühlmittelleitungen, Rückschlagventile und mehr. Beim Heiß-Gas-Schweißen werden nur gezielte Bereiche des Bauteils mit heißem Stickstoff erhitzt und zusammengefügt. Durch den Einsatz des Schutzgases im Schweißnahtbereich wird eine Oxidation des Materials vermieden und eine thermische Schädigung des Kunststoffs ausgeschlossen. Das Besondere dieses Schweißverfahrens: Im Gegensatz zum mechanischen Schweißen ist das thermische Verfahren partikelfrei.

Produkte für die Automobilindustrie wie diese Kühlmittelleitung unterliegen hohen Sauberkeitsanforderungen, die das Heiß-Gas-Schweißen gewährleistet. (Bildquelle: Pöppelmann)

Neben der Sauberkeit überzeugt es durch eine hohe Festigkeit der Schweißverbindung. Außerdem bleibt bei der berührungslosen thermischen Erwärmung der Fügezone das Werkstück mechanisch unbelastet. Diese Technologie kann für eine Vielzahl von hochwertigen Thermoplasten eingesetzt werden. Stephan Placke, Key Account Manager, erklärt: „Im Gegensatz zu anderen Schweißverfahren ist es auch unabhängig von der Bauteilgröße und bietet mehr Gestaltungsfreiheit. Das Laserschweißen und das Ultraschallschweißen setzt man beispielsweise ausschließlich zur Bearbeitung kleinerer Artikel ein. Auch kann pro Laserquelle nur ein Artikel bearbeitet werden. Heiß-Gas-Schweißen hingegen ermöglicht die parallele Fertigung mehrerer Artikel durch Nestwerkzeuge mit mehreren Kavitäten. Damit zeichnet sich das Verfahren außerdem durch besondere Wirtschaftlichkeit aus.“

Der Kunststoffverarbeiter hat umfangreiche Praxiserfahrung im Umgang mit unterschiedlichsten modernen Werkstoffen und Werkzeuganforderungen und kann auf Erfahrung mit bis zu 300 Materialarten zurückgreifen. „Dank unserem umfangreichen Know-how und unserem guten Netzwerk sind wir hier immer am Puls der Zeit und erweitern unser Leistungsspektrum permanent um innovative neue Werkstoffe. Denn wichtig ist, dass das Material zu 100 Prozent zur Konstruktion passt, damit am Ende eine wirtschaftliche Lösung herauskommt“, unterstreicht Stephan Placke.

Beispiel Verdrängungskörper

Die Einzelteile des Verdrängungskörpers werden im Heiß-Gas-Schweißen zusammengefügt, danach erfolgt die Montage der Buchsen und einer Gummidichtung. (Bildquelle: Pöppelmann)

Das Unternehmen verwendet das Heiß-Gas-Schweißen unter anderem für einen Anwender aus dem Bereich Automotive zum Herstellen von Verdrängungskörpern, die im Getriebe der Fahrzeuge eingesetzt werden. Der Hohlkörper aus Kunststoff hat ein Eigengewicht von nur etwa 200 Gramm. Für das komplexe Kunststoffteil, das später im Serieneinsatz komplett mit heißem Öl umspielt wird, ist eine hochfeste Schweißnaht nach höchsten Sauberkeitsanforderungen zwingend notwendig. Außerdem muss es besonders hitzebeständig sein, um später im Einsatz Umgebungstemperaturen von 150 °C standzuhalten.

Nach dem Fügen der Einzelteile des Artikels erfolgt die Montage der Buchsen und einer Gummidichtung. Auf diese Weise entsteht ein hochfestes, sehr leichtes Bauteil, das sich durch besondere Dimensionsstabilität auszeichnet. Auch unter extremen Umgebungsbedingungen ist es beständig gegen Schrumpfung oder Dehnung. Die Passgenauigkeit ist wichtig, damit es zu keiner Kollision mit den rotierenden Getriebeteilen kommt.

Beim Kunststoffverarbeiter in Lohne finden die Bauteilentwicklung und die Serienproduktion unter einem Dach statt. Das ermöglicht deutlich kürzere Entwicklungszeiten. Hierfür hat das Unternehmen ein systematisches Verfahren entwickelt: den Pöppelmann K-Tech Check. Dabei wird jede Anfrage auf die Parameter Material, Konstruktion, Werkzeug und Prozess überprüft. Beim Materialcheck spielen etwa erforderliche Festigkeit und notwendige Temperaturbeständigkeit eine wichtige Rolle. Die Frage nach der Konstruktion stellt frühzeitig die Weichen in der Funktionalität. Die Ermittlung des optimalen Werkzeuges schließt Produktions- und Zykluszeiten mit ein. Bei der Fertigung nimmt die Automatisierung eine zentrale Stellung ein, damit entschieden werden kann, mit welcher Technologie und unter welchen Vorgaben am besten produziert wird und was die Werkzeuge leisten müssen. Schließlich werden nachgeschaltete Prozesse, wie beispielsweise die Montage, sowie Sauberkeitsanforderungen und Qualitätsaspekte ebenfalls miteinbezogen.

Der Check erfolgt bei Pöppelmann Kunststofftechnik in enger Abstimmung mit dem Auftraggeber und bietet eine wichtige Grundlage für die Entscheidung, welche Lösung sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht die beste ist.