Das Magazin der Friedhelm Loh Group

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Kunststoffkomponenten für Spindelantriebe
Praxis – Kunststoff

Clever ausgeheckt

Komfort im Auto. Neben Leistung ist Komfort das Schlagwort der Automobilindustrie – vor allem in der Ober- und Luxusklasse. Motorisch öffnende und schließende Laderaumklappen gehören hier zum Standard, speziell bei den sehr großen Systemen der SUVs. Leistungsfähige Kunststoffkomponenten von LKH garantieren die dauerhafte Funktionsfähigkeit.


Text Meinolf Droege ––– Fotografie

Unsichtbar und nahezu unhörbar verrichten sie über Jahre zuverlässig ihren Dienst: Antriebseinheiten öffnen und schließen auf Knopfdruck oder per Näherungssensor sanft auch schwere Heckklappen – ganz ohne Körpereinsatz. Dahinter stecken erstaunlich komplexe Kunststoffkomponenten mit vielfältigen Anforderungen. Eine Stärke des LKH Kunststoffwerks.

Hohe mechanische Leistungen auf kleinem Bauraum sind für die elektromagnetischen Spindelantriebe des Weltmarktführers für Automotive-Anwendungen gefordert. Partner in diesem Segment ist LKH trotz massiver Konkurrenz aus Asien. „Womit wir auch schon beim Thema sind“, setzt Projektmanager Markus Sandmann an. „Die Projektvergabe erfolgt zumeist über den Preis. Gewonnen haben wir das Projekt des weltweit tätigen OEMs trotzdem dank attraktivem Gesamtkonzept. Vorteile wie gleiche Sprache und Zeitzone wurden natürlich gern mitgenommen.“

SCHLÜSSIGES GESAMTPAKET ENTWICKELT

Rund 50 Prozent der Produktkosten entfallen in diesem Projekt auf den Werkstoff. LKH kann aufgrund hoher Einkaufsmengen diverser Polyamid-Typen mit verschiedenen Quellen gewisse Kostenvorteile bieten. Die Optimierungspotenziale sind jedoch eingeschränkt. Markus Sandmann: „Es gilt, in diesem zugleich preissensiblen wie technisch anspruchsvollen Markt gemeinsam mit dem Kunden das optimale Leistungspaket von der Konzeption der Spritzgießform bis in die Serie zu entwickeln. Dabei können wir zumeist einen engen Zeitplan realisieren.“

Als besonders wirksam zur Sicherstellung des Serienanlaufs erweist sich die von LKH standardmäßig proaktiv vor der Auftragsvergabe durchgeführte Herstellbarkeitsanalyse. Ergänzend dazu laufen Qualitäts-Vorausplanungsgespräche mit dem Kunden, um kritische Punkte zu erkennen. Typischerweise erst während des Formenbaus oder der späteren Produktion auftretende Probleme werden hier systematisch erkannt und beseitigt.

Das senkt die Risiken hinsichtlich Kosten und Terminplanung. Auch für die beiden Bauteile des Spindelantriebs wurden mit vergleichsweise kleinen konstruktiven Änderungen erhebliche kosten- und qualitätswirksame Verbesserungen erzielt. Vor allem die geringe Rundlauftoleranz kleiner 0,1 Millimeter über die gesamte Länge trotz Wanddickensprung und hohem Fasergehalt stellte eine große Herausforderung dar.

12-FACH-WERKZEUG ENTWICKELT

In der Formenkonstruktion wird ein hoher Anteil der Prozesskosten definiert. Der Kunststoffspezialist entschied, statt der ursprünglich angedachten 8-fach- Werkzeuge 12-fach-Heißkanalformen zu entwickeln. Sie versprachen in der Mittel- und Langfristbetrachtung das beste Verhältnis von Werkzeug- zu Produktionskosten. Ziel war, das Werkzeug so zu konzeptionieren und zu bauen, dass die Produktion in mannlosen Schichten mit „Geisterschichtfähigkeit“ möglich ist.

Herausfordernd war zudem, dass die Bauteile des Spindelantriebs ein Hochtemperaturwerkzeug mit spezieller Kühlung bedingten. Zudem stellten die Kohlefasergehalte in Verbindung mit der filigranen Kerbverzahnung innen und außen hohe Anforderungen an die Prozesssteuerung. Das kleine „Prozessfenster“ bot nur geringe Bandbreiten.

Kofferaum Bild

Kunststoff-Präzision: Volker Hindermann (rechts), Geschäftsführer von LKH, und Projektleiter Markus Sandmann (links) halten die Bauteile in den Händen.

QUALITÄT GARANTIEREN

Um den Serienanlauf trotz der anspruchsvollen Prozesse in dem 12-fach-Werkzeug sicher zu gestalten, nutzt LKH das Design of Experiments (DoE) als statistische Methode. Im Einsatz ist die Software STASA QC von Kistler. Sie unterstützt die Auswahl der optimalen Einstellparameter, um schnell stabile Prozesse und den idealen Betriebspunkt zu erreichen.

Formenkonstruktion und -bau lieferten auch bei einem weiteren Projekt im Umfeld des Heckklappenantriebs hohes Potenzial zur Kostensenkung. Für die beiden eng tolerierten Komponenten eines Connectors aus einem mit 60 Prozent Glasfaser gefüllten Polyamid 6.6 entwickelte LKH ein „Familienwerkzeug“. Die beiden unterschiedlichen Komponenten entstehen in einem Werkzeug und in einem Schuss, werden aber getrennt entnommen und gelagert. Die sorgfältig ausbalancierte Einspritztechnologie garantiert trotz unterschiedlicher Gewichte und hohem Glasfaseranteil gleichmäßig hohe Qualität und geringe Werkstoffbelastung.

Solche Projekte wie der Heckklappenantrieb sind aufgrund der „Unsichtbarkeit“ weniger spektakulär, können aber sehr herausfordernd sein. Auch in einem globalisierten Markt mit unterschiedlichen Kostenstrukturen lassen sich für solche Projekte auch aus Deutschland heraus kosteneffiziente und schnelle Lösungen entwickeln.

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