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Fleximould: das flexible Tiefzieh-Modul

Herstellung von thermoplastisch geformten Kunststoffteilen per Pinforming

Industrielle Automatisierung ist mehr als nur die Automatisierung bestehender Prozesse mit Standardkomponenten. Demcon industrial systems entwickelt auch neue hochwertige Produktionstechnik für die Fertigungsindustrie, wie etwa die Fleximould. Die Herstellung der Matrizen ist zeitraubend und kostspielig, vor allem für die Fertigung von Produkten in kleinen Serien. Eine Lösung sind Formen, die sich problemlos für das nächste Produkt rekonfigurieren lassen. Die Fleximould ist so eine rekonfigurierbare Form, zum Beispiel für das relativ schnelle, preisgünstige Thermoformen von komplex gestalteten Kunststoffprodukten.

Demcon erwarb das anderweitig entwickelte Konzept für die Fleximould: ein „Pinbett“, bei dem Pins gegeneinander geklemmt stehen, die bis auf 0,1 Millimeter genau individuell in der Höhe verstellbar sind. Bei dem Interreg-Projekt „Smart Production“ arbeitet DIS zusammen mit unter anderem der Hochschule Niederrhein in Krefeld (D) an der Weiterentwicklung des Konzepts für die industrielle Anwendung. Die Form, die in Krefeld untersucht wird, zählt 30 000 Pins von 6 Millimeter Durchmesser und 300 mm Länge in einem Bett von 1600 mal 600 Millimeter. Die wichtigsten Entwicklungsaufgaben umfassten die vakuumdichte Ausführung (für das Thermoformen) und die Einstellung der Form.

Für die Positionierung der Pins setzt eigene Software die 3D-CAD-Zeichnung eines Produkts in Höhenkoordinaten der einzelnen Pins um. Pneumatisch angetriebene Aktuatoren unter der Form sorgen für ein „Reset“, bei dem alle Pins gruppenweise auf die höchste Position eingestellt werden. Anschließend drücken über der Form lineare elektrische Aktuatoren die Pins Stück für Stück nach unten, bis auf die gewünschte Höhe. Ein Aktuator muss einen Stab bis auf Zehntelmillimeter genau „berühren“, sonst wird die Form beschädigt.

Die Pins halten ihre Position durch Reibung mit einer Gummimatte, in die sie „eingesteckt“ sind; diese Matte ist zwischen Metallplatten eingeklemmt. Wegen der Reibungskraft in der Größenordnung 30 N wird nur eine begrenzte Anzahl von Pins zugleich eingestellt. Bei der großen Form mit 30 000 Pins dauert das wegen der großen Anzahl Pins und der erforderlichen Genauigkeit einige Stunden. So erfolgt Präzisionspositionierung in industriellem Maßstab. Dafür ist Demcon industrial systems mit Unterstützung aller mechatronischen Kompetenzen in der Demcon group der ausgewiesene Spezialist.

"30 000 Pins, unzählige Anwendungen"

Der Mechanismus, den wir weiterentwickelt haben, basiert darauf, dass man mit einer begrenzten Anzahl Aktuatoren die Pins individuell einstellen und fixieren kann. Für zum Beispiel 30 000 Pins braucht man dann keine 30 000 Motoren mehr. Die Pins können nacheinander eingestellt werden. Je nach Business Case - man denke an die gewünschte Einstellgeschwindigkeit - wird die Anzahl der erforderlichen Aktuatoren bestimmt. Das Schöne ist, dass wir dafür die lineare Technologie unseres Schwesterunternehmens Systec industrial systems einsetzen können.

So ist dies für Demcon industrial systems ein innovatives Projekt, bei dem wir nicht nur Systemintegration betreiben, sondern auch technische Herausforderungen angehen. Letzten Endes möchten wir rekonfigurierbare Formen mit den Abmessungen und der Anzahl Pins bauen, die auf die Produkte, die Kunden damit herstellen wollen, abgestimmt sind. Wir sehen unzählige Anwendungen, von Karosserieteilen für PKW oder Sitzen nach Maß für Rennwagen bis hin zu Blistern für die Verpackungsindustrie und gebäudespezifischen Fassadeteilen für den Bau.

Das Verfahren ist im Prinzip auch für Metall geeignet, wir haben uns nun jedoch für Kunststoff entschieden; wegen der geringeren auf das Tool einwirkenden Kräfte ist dies technisch gesehen einfacher. Damit können dünnwandige Produkte mit großen Oberflächen hergestellt werden. Das Verfahren ist zwischen dem Fräsen, bei dem Material aus einem massiven Block entfernt wird, und dem 3D-Drucken, bei dem Material aufgebaut wird, angesiedelt. Ist das Tool einmal eingestellt, kann schnell eine Produktserie damit hergestellt werden. Das ist der Vorteil im Verhältnis zum langsameren 3D-Drucken. Es entsteht kein Abfall wie beim Fräsen. So bieten wir mit der Fleximould ein sehr interessantes Produktionsverfahren.

Fleximould: das flexible Tiefzieh-Modul

Animation über die Fleximould-Technik

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