Foto: Frontansicht des Einfamilien-Passivhauses in Pettenbach

Pilotanlage zur Herstellung von extraleichten Sandwichteilen aus Kunststoff im Batchbetrieb

Weiterentwicklung einer Prototypenanlage zur Herstellung von neuartigen Monowerkstoff-Sandwichelementen aus Polypropylen als Karosseriebestandteile für Elektrofahrzeuge und andere Anwendungen im Leichtbau. Aufbauend auf den Ergebnissen eines Bridge-Projektes wurde eine Pilotanlage entwickelt und gebaut, welche einerseits die Herstellung von Nullserien erlaubt und andererseits die notwendigen Erkenntnisse für eine geplante Serienproduktion liefert.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Dieses "Fabrik der Zukunft" - Demonstrationsprojekt ist in eine längerfristige Technologie- und Produktentwicklung eingebettet, welche von einem mittelständischen oberösterreichischen Unternehmen initiiert worden ist. Ausgangspunkt für diese Idee war der Kontakt zu einem ausländischen Konsortium, welches ein neues Elektrofahrzeug auf den Markt bringen möchte.

Die Karosserie der ersten Prototypen wurde dabei aus Kunststoff im Rotomolding-Verfahrens hergestellt. Diese Methode hat aber den Nachteil, dass aufwendige und teure Formen notwendig sind und während des Herstellprozesses der Teile sehr schwere Massen bewegt werden müssen, was wiederum zu hohen Produktionskosten führt. Um weiters die gewünschten Steifigkeiten der Karosserieteile zu gewährleisten sind hohe Wandstärken erforderlich, wodurch das Bauteilgewicht erheblich steigt. Doch gerade das Gewicht spielt, neben der Weiterentwicklung der Batterie, im Bereich der Elektrofahrzeuge eine entscheidende Rolle. Die Ziele sind sowohl höhere Energiedichten bei den Batterien als auch eine deutliche Verringerung des Fahrzeuggewichtes. Daraus entwickelte sich die Idee, Karosserieteile aus Sandwichelementen auf Basis von Polypropylen zu realisieren. Die aus einem Schaumkern mit darüber liegender kompakter Deckhaut bestehenden Bauteile sollen im Vergleich zu den im Rotomolding-Verfahren produzierten Teilen bei vergleichbarer Steifigkeit, 50 % des Gewichtes einsparen.

Im Rahmen eines Bridge-Projektes („3 D-Batch Forming - Herstellung von neuartigen Sandwichbauteilen“ ) wurden bereits wichtige Grundlagen für die Herstellung von neuartigen Monowerkstoffsandwichelementen erarbeitet. Dabei wurde einerseits eine kleine Prototypenanlage und außerdem die erforderlichen Polymerrezepturen, welche zur Produktion von Sandwichelementen aus einem Verbund von Polypropylendeckschichten und -schaumkern erforderlich sind (Dichte: maximal 40 kg/m³), entwickelt.

Ziel dieses "Fabrik der Zukunft" - Demonstrations-Projektes war nun die systematische Weiterentwicklung der Prototypenanlage zu einer automatisierten Pilotanlage, um die Ergebnisse des Bridge-Forschungsprojektes „3 D-Batch Forming - Herstellung von neuartigen Sandwichbauteilen“. anhand dieser Anlage überprüfen und zu einer Produktionsreife bringen zu können.

Um von der oben erläuterten Idee zum fertigen Sandwichbauteil zu gelangen, stellt diese Pilotanlage ein zwingend notwendiges Entwicklungsglied dar. Mit der manuell zu bedienenden Prototypenanlage konnte zwar die prinzipielle Machbarkeit gezeigt werden, die gewonnen Erkenntnisse sind allerdings nicht ausreichend, um sofort eine serienreife Produktionsanlage bauen zu können.

Das "Fabrik der Zukunft" - Demonstrationsprojekt wurde in zwei Entwicklungsstufen unterteilt um rasch greifbare Ergebnisse zu erzielen. Die erste Entwicklungsstufe bezog sich auf den Schaumkern und umfasste die Konstruktion, Fertigung und Inbetriebnahme einer Schaumproduktionsanlage mit einem Roboter für die Werkzeugmanipulation. Die zweite Entwicklungsstufe beinhaltete die Konstruktion, Fertigung und Inbetriebnahme einer Deckhautproduktionsanlage mit Werkzeugzellen und der Manipulationsperipherie. Nach der ersten Berichtsperiode konnte bereits mit der realisierten Schaumproduktionsanlage und dem Roboter ein großflächiges Sandwichteil halbautomatisch hergestellt werden.

Die Sandwich-Pilotanlage ist nun soweit ausgereift, dass in Abhängigkeit des Werkzeuges 3D-Sandwichelemente hergestellt werden können. Gegenwärtig ist ein Werkzeug für eine Nullserie eines elektrisch betriebenen Zweirades in Arbeit. Weiters werden bis März 2011 eine Nullserie von Sitzflächen für Hocker produziert. Die Hocker sollen bei der internationalen Möbelmesse in Mailand ausgestellt werden. Neben diesen Produktversuchen wird die Anlage auch zur systematischen Weiterentwicklung und Optimierungsarbeiten betreffend Prozesstechnik in Zusammenhang mit anderen Kunststoff verarbeitenden Verfahren verwendet.

Publikationen

Pilotanlage zur Herstellung von extraleichten Sandwichteilen aus Kunststoff im Batchbetrieb

Schriftenreihe 07/2011 J. Hammerschmid, Herausgeber: bmvit
Deutsch, 65 Seiten

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Projektbeteiligte

Projektleiter

Johann Hammerschmid
Hammerschmid Maschinenbau GmbH

Kontaktadresse

Hammerschmid Maschinenbau GmbH
Johann Hammerschmid
Maximilianstraße 2
4190 Bad Leonfelden
Tel.: +43 (7213) 8204-11
Fax: +43 (7213) 8204-4
E-Mail: j.hammerschmid@hammerschmid-mb.com
Web: www.hammerschmid-mb.com

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