{"id":37996,"date":"2023-11-21T08:41:36","date_gmt":"2023-11-21T07:41:36","guid":{"rendered":"https:\/\/plas.tv\/?p=37996"},"modified":"2023-11-20T14:44:23","modified_gmt":"2023-11-20T13:44:23","slug":"automobilinnovation-dank-dynamischer-temperierung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=37996","title":{"rendered":"Automobilinnovation dank dynamischer Temperierung"},"content":{"rendered":"

Richtungsweisendes Funktionskonzept: Auf der K 2022 pr\u00e4sentierte die Covestro Deutschland AG erstmals den Prototypen eines innovativen LED-Abblendlicht-Moduls, das Kosten, Gewicht und Komplexit\u00e4t erheblich reduziert. Die Herstellung erfolgt mittels eines hochintegrierten Fertigungsverfahrens, bestehend aus einem Zwei-Komponenten-Spritzguss (2K) und der direkten Integration eines LED-Moduls mittels In-Mold-Electronics (IME). Die Metallisierung der Reflektoroberfl\u00e4che erfolgt anschlie\u00dfend in einem separaten Schritt. Das neuartige 2K-Abblendlichtmodul ist das Ergebnis einer komplexen Entwicklungskooperation zwischen Covestro und der Lumileds Germany GmbH aus Aachen. Der vollautomatisierte Fertigungsprozess wurde dann gemeinsam mit dem Spritzgie\u00dfmaschinenhersteller Engel und dem Temperierger\u00e4tehersteller technotrans aufgesetzt. Einer der zentralen Parameter darin ist die Temperierung: Der Spritzgussprozess erfolgt auf einer Engel-SGM-Anlage mit variothermer Werkzeugtemperierung der technotrans SE. Diese ist essenziell f\u00fcr den Prozess, da sie mittels punktgenauer Temperaturregelung die Oberfl\u00e4cheng\u00fcte und somit die Funktionalit\u00e4t des Reflektors sicherstellt.\u00a0<\/strong><\/p>\n

Wenn es um das Design von Fahrzeug-Scheinwerfern geht, stehen Hersteller vor der Herausforderung, unter anderem Markenidentit\u00e4t, \u00c4sthetik, Leistung und Sicherheit optimal miteinander zu vereinen. Gleichzeitig m\u00fcssen Hersteller den Aspekt der Kostenoptimierung stets im Auge behalten, da die Wahl der Materialien, Komponenten und Herstellungsprozesse einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtkosten hat. Ein Blick auf die in der Automobilbranche g\u00e4ngigen Module zeigt, dass das Optimierungspotenzial l\u00e4ngst nicht ausgesch\u00f6pft ist. Heutzutage kommen h\u00e4ufig Abblendlicht-Scheinwerfer mit Reflektoren aus einem BMC-Duromer (Bulk Moulding Compound) in Verbindung mit einem Aluminiumdruckguss-K\u00fchlk\u00f6rper zum Einsatz. Die Vorteile solcher Systeme liegen vor allem in einer guten und stabilen Lichtleistung, bedingt durch die \u00e4u\u00dferst geringe W\u00e4rmedehnung von Duromeren im aktiven Scheinwerferbetrieb. Der Nachteil ist jedoch eine aufwendige Produktion. So m\u00fcssen beispielsweise Reflektor und Aluminium-K\u00fchlk\u00f6rper separat hergestellt und anschlie\u00dfend mit dem LED-Modul zu einer Einheit montiert werden. Ein weiterer Nachteil ist die bei der Verarbeitung von Duromeren in der Regel erforderliche Nacharbeit wie zum Beispiel das Entgraten und Reinigen der Teile, bevor sie in den n\u00e4chsten Arbeitsschritt \u00fcberf\u00fchrt werden k\u00f6nnen. \u201eDiese Punkte haben wir aufgegriffen, um mit einem innovativem neuartigem Konzept Scheinwerferherstellern eine kosten- und gewichtsoptimierte thermoplastische L\u00f6sung anbieten zu k\u00f6nnen\u201c, sagt Rainer Protte, Head of Advanced Injection Molding bei Covestro.<\/p>\n

Am Beginn des Entwicklungsprozesses standen dabei zwei Kernfragen: Erstens, ist im Rahmen des Spritzgussverfahrens ein Hinterspritzen des LED-Moduls m\u00f6glich, ohne die Funktionalit\u00e4t der LED zu beeintr\u00e4chtigen? Zweitens, kann der Reflektor in einer entsprechenden Oberfl\u00e4cheng\u00fcte und Pr\u00e4zision an den K\u00fchlk\u00f6rper angespritzt werden, sodass das Gesamtsystem am Ende die Anforderungen an ein Abblendlicht erf\u00fcllt? Eine weitere Herausforderung bestand darin, eine L\u00f6sung zu finden, die selbst unter hoher W\u00e4rmebelastung in ihrer Geometrie stabil bleibt. \u201eIn einem Vorg\u00e4ngerprojekt hatten wir in Form eines 1K-Reflektors eigens f\u00fcr diesen Zweck unser dimensionsstabiles Makrolon\u00ae<\/sup> DS entwickelt und nachgewiesen, dass wir hiermit grunds\u00e4tzlich ein Abblendlicht realisieren k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt Protte. \u201eDas neue 2K-Modul ist eine konsequente Weiterentwicklung mit einer weiteren Integrationsstufe \u2013 der Anbindung des K\u00fchlk\u00f6rpers aus unserem w\u00e4rmeleitf\u00e4higen Makrolon\u00ae<\/sup> TC inklusive direkt integrierter LED.\u201c<\/p>\n

\u00a0<\/strong>Dynamisches Thermomanagement f\u00fcr den Spritzguss<\/strong><\/p>\n

Konkret besteht diese Weiterentwicklung aus einem hochintegrativen Fertigungsverfahren zur Herstellung des Abblendlicht-Moduls, das nur aus einem Teil besteht und im Wesentlichen nur drei verschiedene Materialen ben\u00f6tigt: Covestro-Polycarbonate vom Typ Makrolon\u00ae<\/sup> TC und Makrolon\u00ae<\/sup> DS, LEDs und Aluminium f\u00fcr den erforderlichen Metallisierungsschritt. \u201eDie Verbindung dieser beiden Polycarbonat-Typen erm\u00f6glicht die notwendige Formstabilit\u00e4t, da sie im Vergleich zu ungef\u00fclltem Polycarbonat \u00fcber einen niedrigeren W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten und eine geringere Verarbeitungsschwindung verf\u00fcgen\u201c, erkl\u00e4rt Protte. Dar\u00fcber hinaus entfallen durch das neue Verfahren die Herstellung einzelner Bauteile und die daf\u00fcr erforderlichen Werkzeuge sowie Nachbearbeitungs- und Montageschritte. Lediglich zwei Fertigungsschritte sind notwendig: Ein Zwei-Komponenten-Spritzguss mit IME, also der Integration der LEDs w\u00e4hrend des Spritzgussprozesses, sowie die Metallisierung der Reflektoroberfl\u00e4che, um dessen Reflexionseigenschaften zu verbessern. Das kann dank des neuen Konzepts ohne zus\u00e4tzliche Oberfl\u00e4chenvorbereitung nach dem Spritzgie\u00dfen erfolgen.<\/p>\n

Damit das m\u00f6glich ist, bedarf es einer optimal auf den Prozess abgestimmten Temperierung. \u201eMit dem Einsatz einer herk\u00f6mmlichen Temperierl\u00f6sung entsteht bei der Verwendung hochgef\u00fcllter Materialien, wie es hier beim Reflektor eingesetzt wurde, eine matte, unruhige Oberfl\u00e4che, aufgrund des sich auf der Oberfl\u00e4che abzeichnenden F\u00fcllstoffs\u201c, sagt Protte. Hier kommt die dynamische Temperierl\u00f6sung von technotrans ins Spiel, mit deren Hilfe die gew\u00fcnschte gl\u00e4nzende, hochreflektive Oberfl\u00e4che erm\u00f6glicht wird. Der Spritzgussprozess verl\u00e4uft dabei in einer variothermen Fahrweise: Zun\u00e4chst wird die Werkzeugkavit\u00e4t vor dem Einspritzten auf Glas\u00fcbergangsniveau und h\u00f6her aufgeheizt und dann das Material eingespritzt. Ist die Kavit\u00e4t vollst\u00e4ndig mit dem Material gef\u00fcllt, erfolgt der Abk\u00fchlprozess auf die notwendig Entformungstemperatur, um das Formteil aus dem Werkzeug entnehmen zu k\u00f6nnen \u2013 anschlie\u00dfend beginnt der n\u00e4chste Zyklus. Hierbei ist eine pr\u00e4zise Temperatursteuerung entscheidend, um eine konstant hohe Abbildgenauigkeit zu erreichen.<\/p>\n

Innovation trifft auf L\u00f6sungskompetenz<\/strong><\/p>\n

technotrans entwickelte eine auf diesen Prozess und die damit verbundenen Anforderungen zugeschnittene Systeml\u00f6sung mit einer werkzeugnahen Hei\u00dfwassertemperierung. Durch den Einsatz einer hocheffizienten Energiespeicher- und Regeleinheit (ESR) bis 200 \u00b0C Vorlauftemperatur erm\u00f6glicht die technotrans-L\u00f6sung deutliche Energieeinsparungen gegen\u00fcber herk\u00f6mmlichen Produkten. Die ESR speichert die im Zuge des K\u00fchl- und Heizzyklus wechselnde W\u00e4rmemenge und gibt sie beim Umschalten des Temperaturniveaus wieder in den Prozess zur\u00fcck. Das ist jedoch nicht die einzige Komponente f\u00fcr mehr Energieeffizienz, erkl\u00e4rt Carsten Schmidt, Sales Manager Temperature Control der technotrans solutions GmbH: \u201eDurch die ESR und den Einsatz drehzahlgeregelter Pumpen mit Effizienzmodul (PEM) ist es gelungen, den energieintensiven variothermen Prozess als Ganzes effizienter zu gestalten. Unser System arbeitet jederzeit mit dem geringstm\u00f6glichen Energieaufwand.\u201c Um ein hohes Ma\u00df an Bedienkomfort und Flexibilit\u00e4t sicherzustellen, stattete technotrans die Temperierl\u00f6sung au\u00dferdem mit einem 7-Zoll-Multitouch-Display und SPS-Steuerung aus, die die M\u00f6glichkeit zur Programmierung von variothermen Prozesskurven bietet.<\/p>\n

Der Thermomanagement-Spezialist zeichnet sich nicht nur f\u00fcr die dynamische Temperierung verantwortlich, sondern auch f\u00fcr die restliche Temperierung des Stammwerkzeuges. Hier arbeiten zwei Ger\u00e4te der technotrans eco.line-Baureihe \u2013 eine der energieeffizientesten L\u00f6sungen am Markt. Diese sind in Kombination mit dem steuerungsintegrierten Mehrfachverteilsystem itd evo im Einsatz und ebenfalls mit drehzahlgeregelten Pumpen ausgestattet. \u201eEffektives Thermomanagement muss immer ganzheitlich gedacht werden, um gr\u00f6\u00dftm\u00f6gliche Prozessstabilit\u00e4t, Pr\u00e4zision und Effizienz zu erreichen\u201c, betont Schmidt. Damit leistet das Unternehmen einen wichtigen Beitrag zur Herstellung des Abblendlicht-Moduls, das nicht nur aus weniger Teilen besteht, sondern auch im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Einheiten rund 40 Prozent leichter ist.<\/p>\n

Gemeinschaftsprojekt auf Augenh\u00f6he<\/strong><\/p>\n

Einer der Erfolgsfaktoren des Projekts war die enge und vertraute Zusammenarbeit der Unternehmen. \u201eWir arbeiten bereits seit mehreren Jahren mit technotrans zusammen und sch\u00e4tzen insbesondere die gemeinsame Entwicklung, bei der das Unternehmen seine technologische L\u00f6sungskompetenz stets zielgerichtet einbringt\u201c, sagt Protte. Die Vorstellung des 2K-Spritzgussverfahrens auf dem technotrans-Messestand der K 2022 hat nicht nur die gute Zusammenarbeit untermauert, sondern auch die Rolle von technotrans als starkem Partner im Bereich des Thermomanagements einmal mehr verdeutlicht, meint Schmidt. \u201eNach bereits mehreren gemeinsamen Projekten war dieses innovative Konzept ein echtes Highlight. Wir konnten unsere Expertise und langj\u00e4hrige Erfahrung voll ausspielen und dazu beitragen, einen Teil der Automobilfertigung von morgen mitzugestalten.\u201c<\/p>\n

Weitere Informationen unter: <\/strong>www.technotrans.de<\/strong><\/a><\/p>\n

www.covestro.com<\/strong><\/a><\/p>\n

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