Weiterentwicklung im Niederdruckverguss

Metallhaftung in einem Prozessschritt

30. April 2020, 10:30 Uhr | Von Eva Ranft, Geschäftsführerin OptiMel Schmelzgußtechnik, und Paul Ranft, Inhaber OptiMel Schmelzgußtechnik

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Große Entwicklungen beim Produktions-Equipment

Über die Jahre entwickelten Ingenieure das Produktions-Equipment für Low Pressure Moulding sehr effektiv weiter. Durch verschiedene Prozesse hinsichtlich Geometrie und Größe verbesserten sie die Tankgeräte deutlich. Außerdem kommen seit einigen Jahren auch spezielle HotMelt-Extruder zum Einsatz. Sie erlauben es, die Vergussmaterialien sehr schnell und bedarfsgerecht aufzuschmelzen. Das verhindert, dass die Makromoleküle des Klebstoffs auseinanderbrechen (vercracken), wenn er längere Zeit bei Verarbeitungstemperatur vorgehalten werden muss. 

Eine weitere entscheidende Entwicklung hat im Bereich der Anlagensteuerung und Flexibilität im Anschluss der Aufschmelzeinheiten stattgefunden. Durch den Einsatz spezieller Profibussysteme und eigener SPS in den Aufschmelzeinheiten und dank optimierter Verknüpfungen und Schnittstellen ist es heute möglich, unterschiedliche Aufschmelzeinheiten mit verschiedenen Vergussanlagen zu verbinden. 

Zeit und Geld sparen

Eine entsprechend ausgerüstete Aufschmelzeinheit wird an die Vergussanlage angeschlossen. Die Steuerung erkennt die Art und den jeweiligen Typ automatisch und lädt das entsprechende spezifische Steuerungsprogramm. Vor allem Anwender, die mehrere verschiedene Anlagen für unterschiedliche Projekte nutzen, profitieren hier von einer enormen Zeitersparnis: Bei der Produktion können sie geänderte Anforderungen sofort umsetzen, ohne das Anlagen-Equipment austauschen zu müssen. 

Außerdem bieten moderne Steuerungen umfangreiche Möglichkeiten für individuelle Programmanpassungen, wie für die Prozessüberwachungen, Datenerfassung oder Eingliederung in ein übergeordnetes Steuerungssystem.
Auch im Bereich des mechanischen Aufbaues hat sich einiges getan. Modulare Maschinensysteme erlauben es, den Aufbau den jeweiligen Anforderungen des Projektes anzupassen. Hierbei kommen verschiedene Zuführungsvarianten, Einspritzsysteme, Schließeinheiten und Sicherheitskonzepte zum Einsatz; auch Sonderaufbauten können in diesem Zusammenhang realisiert werden.

Wermutstropfen Metall 

In üblichen LPM-Prozessen bauen die Vergussmaterialien keine ausreichenden Haftungsbrücken zu metallischen Einlegern auf, weil diese die Wärme zu schnell ableiten. Deshalb eignete sich das LPM-Verfahren für dichte Vergüsse auf metallischen Bauteilen bisher nicht. Um Kundenwünsche zu erfüllen, mussten Maschinenbauer in der Vergangenheit zusätzliche Produktionsschritte vornehmen, beispielsweise indem sie den Einleger vorab außerhalb des Vergusswerkzeuges erwärmten.

Integrierte induktive Reaktivierung

Die Firma Optimel Schmelzgußtechnik aus Iserlohn hat nun ein System entwickelt, das Induktion in ihre LPM-Maschinen integriert und dort dichte Metall-Kunststoff-Verbindungen erzeugt: Indem Induktions-Equipment in die Vergusseinheit der Maschine integriert wird, erfolgen das Einspritzen in spezielle Vergusswerkzeuge und die induktive Reaktivierung in einem Prozessschritt. So ist erstmals eine direkte luft- und wasserdichte Metallhaftung im LPM-Verfahren in einem integrierten Prozessschritt möglich. 

Um an den Trennflächen Haftungsbrücken zu generieren, integriert der LPM-Spezialist einen projektspezifischen Induktor in das Vergusswerkzeug, der den Einleger erwärmt. Dieses gezielte induktive Erwärmen in der LPM-Maschine reaktiviert die Trennebene zwischen Bauteil und Verguss und erzeugt eine langfristige, sichere Metallhaftung. 

Die Verbindung von Einspritzen und induktiver Reaktivierung in einem kombinierten Prozessschritt macht den LPM-Prozess erstmals auch für metallische Einleger effizient, günstig und qualitativ hochwertig. Die LPM-Systemlösungen lassen sich individuell an die Anforderungen der Kunden anpassen. So profitieren Anwender aus verschiedensten Industriebereichen von einer höheren Effizienz, niedrigeren Kosten und einer geringeren Fehleranfälligkeit. 

Paradigmenwechsel in Niederdruckverguss 

Für das Low Pressure Moulding ist von entscheidender Bedeutung, dass durch die klebetechnischen Eigenschaften der verwendeten Polyamide oder Polyolefine eine sichere und dauerhafte Klebeverbindung entsteht. Nur so kann der Schutz der Bauteile vor schädlichen Einflüssen langfristig gewährleistet werden. Ab sofort ist das auch für metallische Bauteile möglich. Das wird die Anwendungsbereiche der LPM-Technologie nochmals deutlich vergrößern und die Produktionsprozesse in zahlreichen Branchen verschlanken.

Vergussmaterialien: ein Überblick

Im Low Pressure Moulding kommen überwiegend amorphe thermoplastische Polyamide zum Einsatz. Sie verbinden ein günstiges Viskositätsspektrum mit einem breiten Anwendungstemperaturbereich von –50 bis +150 °C. 
Bei speziellen Anwendungen kommen außerdem thermoplastische Polyolefine zum Einsatz, wenn mit den bevorzugten Polyamiden auf den verwendeten Substraten (beispielsweise vernetztem Polyethylen) keine ausreichende Haftung zu erzielen ist. Wo sinnvoll und notwendig, lassen sich beide Materialien auch kombinieren. Das Polyolefin übernimmt dann meist die Funktion eines Haftvermittlers. Das danach aufgebrachte Polyamid sorgt dafür, dass die geforderten Endeigenschaften erfüllt werden. 


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  2. Große Entwicklungen beim Produktions-Equipment

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