Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Pöppelmann: Bauteilbewertung in der Praxis

Mithilfe des K-Tech-Checks konnte diese Batteriebox besonders leicht und gleichzeitig funktional produziert werden. (Foto: Pöppelmann)

Mithilfe des K-Tech-Checks konnte diese Batteriebox besonders leicht und gleichzeitig funktional produziert werden. (Foto: Pöppelmann)

Mit dem K-Tech-Check bietet die Pöppelmann Kunststoff-Technik, Lohne, ihren Kunden eine Arbeitsweise, die Potenziale z. B. bezüglich Gewichtsreduzierung aufdeckt. Jede Kundenanfrage wird dabei auf die Parameter Material, Konstruktion, Werkzeug und Prozess überprüft. Am Beispiel einer Batteriebox für Start-Stop-Technik im Automobil wird deutlich, was Pöppelmanns Bauteilbewertung in der Praxis bringt.

Bei diesem Beispielprojekt benötigte der Kunde ein neues Konzept für die sichere Befestigung und Umhausung der Start-Stop-Batterie eines Fahrzeuges. Die Anforderungen waren die Befestigung an der Karosserie und eine schnellere und sicherere Montage der Batterieeinheit. Die Hauptzielvorgabe bestand in geringen Kosten und reduziertem Bauteilgewicht.

Material und Konstruktion

Bei der Bewertung des Bauteillastenheftes und der nachfolgenden FEM-Berechnungen zeigte sich, dass das bestehende Material, ein Polyamid, durch modifizierte Polypropylen-Materialien substituiert werden kann. Vorteile von Polypropylen sind vor allem die geringere Materialdichte sowie ein geringer Materialpreis.

Auf Basis dieser Ergebnisse der Materialbewertung legten die Experten von Pöppelmann die Konstruktion des Bauteiles aus. Beispielsweise verstärkten sie für eine sichere und dauerhafte Befestigung die Befestigungsbereiche mit Metallbuchsen und integrierten eine Verrippung. Zudem optimierten sie das Deckelkonzept in Bezug auf die spätere Montage am Band mit einer Clip- bzw. Rastfunktion.

Große Datenbank aus eigenen Materialanalysen

Bauteile wie das Batteriegehäuse sind wegen ihrer Geometrien in der Regel sehr verzugsanfällig. Mit der Mucell-Technologie lässt sich der Verzug in der Fertigung deutlich reduzieren. Bis heute gibt es seitens der Materialhersteller keine Angaben bezüglich des Einflusses von Gas in Hinsicht auf den Schäumprozess. Dies ist allerdings notwendig, um einen passenden Serienmaterial-Typ zu identifizieren. Denn bedingt durch die Gasinjizierung weichen die mechanischen Kennwerte der Materialdatenblätter ab.

Pöppelmann hat deswegen eigene Bewertungen durchgeführt und verfügt über eigene Materialmuster in Mucell. Die Kunststoffverarbeiter aus Lohne können auf eine große Datenbank aus den Materialanalysen zurückgreifen und haben somit von Anfang an das richtige Material zur Hand. In Bezug auf die Batteriebox konnte Pöppelmann ein geeignetes Polypropylen finden.

Die passende Werkzeugtechnik

Aufbauend auf den umfangreichen Erfahrungen mit Mucell wurde das Bauteil von Anfang an Mucell-gerecht auskonstruiert und das Werkzeug in der eigenen Entwicklungsabteilung auf diesen Prozess abgestimmt, vor allem in Bezug auf Ausbringungsmenge sowie Kühlung. Die Kühlung ist wichtig, um einen stabilen und schnellen Fertigungszyklus halten zu können. Zudem unterstützen unterschiedliche Sensoren im Werkzeug die absolute Reproduzierbarkeit der Prozessparameter. Immer wichtiger werden zudem Füll- und Verzugssimulationen. Sie helfen bereits in der Konzeptphase des Werkzeuges, die richtige Performance zu finden.

Wegen der Materialänderung von Polyamid auf Polypropylen konnten die Kunststoffexperten das Materialgewicht um fast 25 % senken. Mit Hilfe von Mucell ließ sich das Gesamtgewicht um weitere 10 % reduzieren. Aufgrund des geringeren Verzuges erreichte das Werkzeug zudem deutlich schneller die Serienreife. Dank der Kompetenzen von Pöppelmann im Bereich Mucell konnte die Projektlaufzeit deutlich verringert werden. Und für den Kunden wurde ein Batteriegehäuse realisiert, das mit der Batterie einfach, sicher und störungsfrei an der Karosserie verbaut werden kann.

www.poeppelmann.com

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