Das voll automatisierte und präzise Auftragen von Flüssigsilikondichtungen auf sensiblen Gasdiffusionslagen für Brennstoffzellen zeigt der österreichische Maschinenbauer auf der K 2025. Basis der Zelle ist eine vertikale 1.500-kN-Spritzgießmaschine.
Die von Engel, Schwertberg (Österreich), präsentierte Anwendung zeigt exemplarisch, wie sich durch präzise Prozessführung empfindliche Funktionselemente aus Folienmaterial wirtschaftlich und sicher mit LSR umspritzen lassen – ein Schlüsselprozess für die Serienfertigung im Bereich Wasserstoffmobilität.
Die GDL-Folien sind integrale Bestandteile von Brennstoffzellen, verteilen die Reaktionsgase gleichmäßig über die Katalysatorschicht und leiten gleichzeitig Elektronen und Wasser ab. Dafür müssen sie präzise abgedichtet werden, dürfen jedoch in ihrer Diffusionsfunktion nicht beeinträchtigt werden. Das stellt hohe Anforderungen, sowohl an die Präzision des Spritzgießprozesses, das Zusammenspiel zwischen Werkzeug, Maschine und Automatisierung, als auch an die Wirtschaftlichkeit der Produktion.
Eine vertikale Engel insert 150 trägt LSR-Präzisionsdichtungen auf sensible Gasdiffusionsschichten für Brennstoffzellen auf. Das vollautomatische Umspritzen erfolgt hochgenau und auf kompaktem Raum. (Foto: Engel)
Kernstück der kompakten und prozesssicheren Anlage ist eine vertikale 1.500-kN-Spritzgießmaschine Engel insert 150 mit integriertem Drehtisch. Dies erlaubt ein zeitgleiches Einspritzen und Entformen, wodurch bei einer Zykluszeit von 50 s der Output nahezu verdoppelt wird im Vergleich zur seriellen Abfolge.
Für die Formgebung sorgt das 2-Kavitäten-Werkzeugkonzept von Ach Solution. Das Kaltkanal-Nadelverschlusssystem Ach Servoshot 2G mit seiner elektrischen Düsenregulierung gewährleistet auch bei Mehrfachanspritzungen hohe Prozesssicherheit und Teilequalität. Ein easix Knickarmroboter von Engel übernimmt vollintegriert das gesamte Handling der Bauteile, um Maschinen- und Automatisierungsbewegungen aufeinander abzustimmen. Im ersten Schritt entnimmt er die empfindlichen GDL-Folien aus dem Zuführsystem und positioniert sie präzise in der vorderen Station des Drehtisch-Werkzeugs. Der Spritzvorgang erfolgt nach Drehung in der hinteren Station. Hier werden die Folien partiell mit einer exakt platzierten, dünnen, hochpräzisen LSR-Dichtung umspritzt. Zeitgleich erfolgt vorn bereits die Entnahme fertiger Bauteile und das Einlegen neuer Folien. Eine anschließend integrierte Kameraprüfung stellt die gleichmäßige Wandstärkenverteilung der LSR-Dichtung sicher und gewährleistet so die Bauteilqualität.
Die Automatisierung sowie die komplette Peripherie sind vollständig in die CC300-Steuerung der Spritzgießmaschine integriert. Durch die enge Abstimmung zwischen Spritzgießprozess und Roboterbewegung ist ein reibungsloser, schneller und effizienter Ablauf gewährleistet.
Das verwendete LSR-Material ist ein Elastosil LR 3003/30 von Wacker. Das Dosiersystem Ach Maximix 3G Pro eignet sich besonders für niedrige Schussgewichte – in diesem Fall 16,8 g – und gewährleistet ein exaktes Mischungsverhältnis sowie hohe Prozessstabilität. Es ist ebenfalls in die CC300 Steuerung von Engel eingebunden. Dank der Regelung des Einspritzvolumens mit dem digitalen Assistenzsystem iQ weight control von Engel wird die Genauigkeit des Spritzgießprozesses noch weiter erhöht und das Gewicht der Bauteile bleibt zuverlässig konstant. Besonders wichtig bei dieser Anwendung ist eine gleichmäßige Verteilung der Dichtung ohne Überspritzen oder Fehlstellen. Das vertikale Maschinenkonzept arbeitet präzise und ist kompakt gebaut. Der Schaltschrank ist direkt in die Maschine integriert.
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