Penasto injekcijsko brizganje – prihodnje aplikacije

Kompleksne elektronske plošče za električno mobilnost ponazarjajo izjemen potencial penastega injekcijskega brizganja.
Direktor podjetja za predelavo plastike Hesco Kunststoffverarbeitung predstavlja to uporabo kot izhodišče za pogled v prihodnost brizganja s pomočjo plina, vse do skupne predelave recikliranih materialov in bioplastike.

Potencial postopkov plinsko podprtega injekcijskega brizganja še zdaleč ni v celoti izkoriščen. Ne gre zgolj za lahke konstrukcije. Ključne teme so materialna in energetska učinkovitost, novi produktni dizajni tam, kjer so drugi postopki že dosegli svoje meje, ter tudi revitalizacija industrijskih lokacij, za kar je potrebnih veliko takšnih inovativnih pristopov.

Podjetje Hesco je družinsko podjetje s sedežem v Luckenwaldeju, v Nemčiji. V več kot 60 letih delovanja si je podjetje pridobilo bogate izkušnje na področju plastike – od razvoja brizganih izdelkov in injekcijskega brizganja do zahtevne površinske obdelave.

Inovativnost je ključnega pomena.

Dr. Felix Reiche: »Kot srednje veliko podjetje smo pogosto hitrejši in bolj fleksibilni kot veliki OEM proizvajalci, ki na koncu pogosto izkoristijo postopke, razvite pri nas.«

Mehanska togost kot odločilni dejavnik

Tudi montažne plošče so namenjene velikemu avtomobilskemu proizvajalcu. V vozilu pokrovi baterijskih celic predstavljajo del sistema kontaktiranja celic. Izredno tanki deli dimenzij približno 40 × 60 cm z debelino stene le 1,5 mm tvorijo rešetkasto strukturo z drobnimi mostički med odprtinami.

Izdelujejo se v 4-gnezdnem kalupu na brizgalnem stroju MacroPower z zapiralno silo 1.100 ton, z uporabo penastega postopka Cellmould, ki ga je razvil WITTMANN.

Pri izbiri proizvodnega postopka ni bil v ospredju učinek zmanjšanja mase, pojasnjuje Reiche. Odločilni argument je bila mehanska togost, dosegljiva s postopkom Cellmould.

»Penjeni izdelki so torzijsko togi – prav to je bilo za našega kupca ključno.
Druga pomembna točka je bila dimenzijska stabilnost. Pri izdelavi v kompaktnem kalupu lahko pride do zvijanja izdelka med ohlajanjem, kar lahko preprečimo z uporabo postopka Cellmould.«

Za ponazoritev je Reiche v studio prinesel dva primerjalna kosa: enega izdelanega s standardnim kompaktnim brizganjem in drugega penjenega, kot se uporablja v vozilu. Prednosti Cellmould postopka so bile jasno vidne.

Kako Cellmould doseže tako visoko togost?

Andreas Schramm pojasnjuje:

»Ko se talina, obogatena z dušikom, v kalupni votlini razširi, popolnoma zapolni tudi najmanjše kote votline. Material se tako zanesljivo razporedi na mesta z največjimi mehanskimi obremenitvami, celična struktura pene pa dodatno poveča stabilnost – podobno kot pri človeški kosti s spužvasto notranjo strukturo.«

Vsak gram šteje

Učinek zmanjšanja mase pri montažni plošči – 238 g namesto 250 g – prav tako ni zanemarljiv. Manjša masa pomeni manj porabljenega materiala. Pri 3,5 milijona kosov letno to bistveno izboljša stroškovno učinkovitost in CO₂ bilanco.

Poleg tega postopek Cellmould zmanjšuje potrebne zapiralne sile.

»Raztezanje plina v kalupni votlini nadomesti fazo naknadnega tlaka (holding pressure). To ima velik vpliv na CO₂ bilanco,« pojasnjuje Reiche.

Rast povpraševanja po plinsko podprtem brizganju

Ali je električna mobilnost gonilo razvoja penastega brizganja?
Da – vendar ne edino.

Andreas Schramm poudarja:

»Jasno opažamo porast povpraševanja po plinsko podprtem injekcijskem brizganju v avtomobilski industriji, industriji bele tehnike in pri tehničnih izdelkih. Ključne teme so trajnost, večja učinkovitost ter izboljšane lastnosti izdelkov.«

V številnih primerih se danes penijo tudi deli, ki so bili prvotno zasnovani za standardno brizganje. Čeprav je to pogosto mogoče, je potencial mogoče bistveno bolje izkoristiti, če se o penastem postopku razmišlja že v fazi razvoja izdelka.

»To omogoča večjo svobodo pri optimizaciji debelin sten in prehodov v konstrukciji izdelka,« dodaja Schramm.

Biomateriali v kombinaciji z reciklati

Posebej zanimiv vidik penastega brizganja pri podjetju Hesco so uporabljeni materiali.

Že več kot 20 let Hesco tesno sodeluje z Inštitutom Fraunhofer za aplikativne polimerne raziskave (IAP) v Potsdamu. Skupne raziskave so osredotočene na bio-osnovane plastične materiale. Hesco preizkuša njihovo skupno predelavo z recikliranimi materiali v postopku penastega injekcijskega brizganja.

Reiche: »Prvi testi so zelo obetavni,«

Industrija je že izrazila velik interes. Eden izmed razvojnih projektov, ki bo zaključen leta 2027, se nanaša na vodikove celice za tovorna vozila. Pri tem se postindustrijski reciklat (PIR) kombinira z bioplastiko, proizvedeno iz kmetijskih in gozdarskih odpadkov.

»Za nas je ključno, da ne vstopamo v konkurenco s proizvodnjo hrane,« poudarja Reiche.

Tehnološko vodstvo kot konkurenčna prednost

Felix Reiche in Andreas Schramm sta prepričana, da prav inovacije omogočajo ohranjanje dodane vrednosti v Nemčiji.

»Inovacije in tehnološko vodstvo odpirajo nove priložnosti ter prispevajo k ponovni krepitvi Nemčije kot industrijske lokacije,« pravi Reiche.

Schramm dodaja:

»Prav te montažne plošče kažejo, kako tehnično znanje zagotavlja konkurenčnost lokacij. V Srednji Evropi imamo potrebno strokovno znanje za stabilno, zanesljivo in stroškovno učinkovito proizvodnjo tako zahtevnih komponent.«

Cellmould

Pri tehnologiji penastega injekcijskega brizganja Cellmould se plastična talina obogati z dušikom. Po vbrizgu taline v kalupno votlino plin difundira iz taline in v brizganem kosu ustvari fino celično strukturo.

Prednosti postopka vključujejo:

• zmanjšanje mase izdelka

• bistveno manjšo porabo materiala

• nižjo porabo energije

• izboljšane mehanske in funkcionalne lastnosti izdelkov v številnih aplikacijah

Vir: Issue 2/2025 of Innovation.