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Compositeverarbeitung

Komplexe Hybridteile im Paternosterofen prozesssicher temperieren

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Innovationsmotor bei der 3D-Teilefertigung

Das Vorwärmkonzept für Vorfomlinge ist laut HK außerdem bereits serientauglich. Die aus konsolidierten Compositegeweben oder unidirektional gelegten Tapes aufgebauten, dreidimensionalen Vorformlinge werden im Werkzeug konsolidiert und per Spritzgießen funktionalisiert, erklärt HK. Die Herstellung großer sowie kubischer 3D-Teile im Großserienmaßstab, etwa für die Automobilindustrie, sei bis dato aber nicht wirtschaftlich machbar gewesen. „Mit keinem anderen Temperiersystem lassen sich die aus UD-Tapes oder konsolidierten Geweben aufgebauten 3D-Vorformlinge an allen Stellen gleichmäßig und wirtschaftlich auf bis zu 300° C vor- und durchwärmen“, versichert der Umformspezialist Ernst. Ein wichtiges Erfolgsrezept dafür sei das zuverlässige und sehr gleichmäßige Vorheizen der Halbzeuge auf ihre Verarbeitungstemperatur, damit in der nachfolgenden 2-Platten-Großpresse die geplanten Funktionselemente prozesssicher an das Grundbauteil angespritzt werden könnten.

Takt für Takt zur optimalen Vorwärmtemperatur

In den Umluftöfen werden je nach Bauhöhe des Teils bis zu 36 Aufnahmeroste, die wie Schubladen aussehen, durch zwei Kammern befördert, erklärt HK. Je nach Ausführung könnten sie Werkstücke mit einer Fläche von 1250 mm × 1500 mm, 1250 mm × 2000 mm und auch 2300 mm × 1800 mm aufnehmen. Die Höhe eines Teils wirke sich aber auf die nutzbare Rostanzahl aus: je höher das Teil, desto weniger Roste. Mit entsprechender Auslegung könnten Taktzeiten von 30 s erreicht werden.

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In der ersten Kammer werden die Preforms hochgeheizt, indem sie durch ein, wie es heißt, ausgeklügeltes Luftleitsystem von drei Seiten her mit heißer Luft umströmt werden. Während dieses Aufheizprozesses werden die Roste Stufe für Stufe, wie eben in einem Paternosteraufzug üblich, nach oben getaktet, so HK. Am oberen Punkt der Kammer angekommen, werden die Vorprodukte in die zweite Kammer übergeben, wo sie beim Abwärtstakten die gewünschte Endtemperatur präzise erreichen, heißt es. Unten angekommen, werden die exakt auf Prozesstemperatur erwärmten Werkstücke aus dem Ofen ausgefahren, können entnommen und der Presse zugeführt werden. Das könne beispielsweise automatisiert ein Roboter übernehmen, dessen Nadelgreifer alternativ auch beheizbar seien.

Cool bleiben bei Systemausfall

Die Kammern werden, wie es weiter heißt, getrennt voneinander geregelt und überwacht. Die eigens programmierte Siemens SPS-Steuerung enthalte auch eine Überwachungs- und Trackingfunktion, die jeden, mit einem Halbzeug beladenen Rost, codiere und seinen Fortgang im Ofen minutiös speichere. Das wirke sich bei einer eventuellen Anlagenstörung positiv aus, denn über ein Notprogramm könne die Temperatur so auf ein niedrigeres, unproblematisches Niveau gesenkt werden – so spare man sich die Entleerung des Ofens. Ausschusskosten werden so wesentlich gesenkt, betont HK. Das Programm wisse genau, welcher Rost wie lange im Ofen war. So gibt es nach dem Wiederanfahren keinerlei Materialverlust und die Rückverfolgbarkeit kann für jedes Teil sichergestellt werden, erklären die Experten. Das Verfahren gilt als prozesssicher, wiederholgenau und, wie gesagt, voll rückverfolgbar. Die Steuerung dokumentiere alle Parameter teile- oder chargenbezogen. Laut HK ein wichtiger Beitrag zur optimierten Qualitätskontrolle.

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