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Bei der Produktion von Automobil-Innenraumkomponenten, wie Instrumententafeln wird zwischen die Dekorhaut und den Träger ein Polyurethan-Schaumsystem eingebracht. Ein aktueller Trend, bei dem die Leistungsfähigkeit von Polyurethan gleich doppelt zum Tragen kommt, ist der zunehmende Einsatz echter Ziernähte im Cockpit. Ein von der FRIMO Group (Lotte) entwickelter Prozess bietet neue Möglichkeiten beim Abdichten von Ziernähten und ist ein gutes Beispiel dafür, eine innovative Anwendung in einen etablierten Herstellprozess zu integrieren.
Echte Ziernähte sind längst nicht mehr nur auf Echtleder-Anwendungen beschränkt, sondern zieren zunehmend auch andere Arten von Oberflächen, u. a. TPO Häute oder PVC-Slushhäute. Dieser Trend bringt jedoch auch neue Herausforderungen an den Herstellungsprozess für die Bauteile mit sich, denn die prozessbedingten Einstichlöcher beim Nähen müssen vor dem Hinterschäumen wieder abgedichtet werden. Genau dieser Aufgabe haben sich die FRIMO-Spezialisten gestellt und eine neue Lösung entwickelt. Die Ziernahtversiegelung ist eine Prozesskombination, basierend auf den Kerntechnologien PUR-Sprühen, Schäumen und Automation. Diese Kombination bildet die Grundlage für einen integrierten Gesamtprozess, der nachfolgend näher erläutert wird.
Hinterschäumen von Innenraumkomponenten mit Ziernähten – die Problemstellung & Stand der Technik
Das Einbringen echter Ziernähte erfolgt in der Regel mit handelsüblichen Industrienähmaschinen, sei es in einem manuellen Nähprozess oder einem vollautomatisierten, robotergeführten Verfahren. In jedem Fall hinterlassen die Nähnadeln prozessbedingt Einstichlöcher, deren Größe und Form je nach eingesetzten Nadeltypen variiert. Dies hat sehr unterschiedliche Auswirkungen darauf, in welcher Form das Hautgefüge geschädigt wird, was wiederum einen Einfluss darauf hat, wie effektiv gegen den expandierenden Schaum im Hinterschäumprozess abgedichtet werden kann.
Die mit Ziernähten versehenen und fertiggestellten Dekorhäute müssen also vor dem Hinterschäumen abgedichtet werden. Bislang wird dies in der Regel von Hand ausgeführt, wobei ein thermoplastisches Tape auf die Naht aufgebracht wird. Hier erweisen sich stärker konturierte Bereiche als kritisch in Bezug auf Ausschuss, da hier eine erhöhte Spannung im Material zum Ablösen des Tapes führen kann. Erst nach dem anschließenden Schäumvorgang ist ersichtlich, ob eine einwandfreie Abdichtung erreicht wurde. Dabei befinden sich häufig Problemstellen mit sichtbaren Durchschäumern in den genannten konturierten Bereichen.
Nass-in-Nass-Technologie
Die neue Entwicklung von FRIMO über die Nass-in-Nass Technologie ermöglicht den Abdicht- und Hinterschäumprozess automatisiert in einem Schritt, z.B. als vollintegrierten Prozess im Takt einer Produktion auf einem Rundtisch.
Dabei wird die Ziernaht für den Abdichtprozess mit einem Dünnschichtsprühauftrag eines speziellen Polyurethansystems versiegelt. Wie in Abb. 1 zu sehen ist, wird die genähte Haut zunächst im Schäumwerkzeug positioniert und mit Hilfe eines leichten Vakuums an Ort und Stelle fixiert. Ein Sprühroboter fährt anschließend den Nahtverlauf ab und bringt ein schnellvernetzendes Polyurethansystem auf. Dann trägt ein Schäumroboter den Schaum ein, woraufhin das Werkzeug für den Aushärteprozess geschlossen wird.
Sprühprozess zur Ziernahtversiegelung – die Herausforderungen
Die Herausforderungen bei dieser Kombinationstechnologie liegen in der zeitlichen Aneinanderreihung der einzelnen Prozessschritte. Diese müssen auf einem Rundtisch exakt abgestimmt sein, um die Taktzeit nicht zu gefährden. So kann der Schäumroboter auf einem abgestimmten Weg bereits eingefahren werden, während der Sprühroboter in die Ausgangsposition zurückfährt.
Ein weiterer essenzieller Schritt ist die Abstimmung und Einstellung des Sprühmaterials und der Prozess- parameter. Dazu gehört die aufgetragene Sprühhautdicke und die Auftragsbreite. Die Vernetzungsreaktion des Sprühmaterials muss schnell innerhalb von maximal 25 Sekunden erfolgen, bevor der Schaum eingetragen wird.
Ebenso ist die Verträglichkeit und die Haftung zwischen PUR Sprühmaterial und unterschiedlichen PVC-Typen, TPO- oder PUR-Sprühhäuten ist ebenfalls sicherzustellen.
Abdichtung von Ziernähten mit Sprüh-PUR im automatisierten Verfahren - die Vorteile
Die Prozesskombination ermöglicht eine saubere und sichere Abdichtung der Ziernähte direkt im Schäumwerkzeug. Somit entfällt der zusätzliche manuelle Prozessschritt des Abdichtens sowie die Handlingszeit, um die Haut in einer neuen Aufnahme zu positionieren. Weiterhin bietet der automatisierte Abdichtprozess über das Dünnschichtsprühen einen enormen Zeitvorteil. Hier liegt die üblicherweise für das Versiegeln benötigte Zeit bei unter fünf Sekunden.
Außerdem sind auch hinterschnittige Bereiche ohne Zwangsformung der Haut erreichbar. So behält das Material eine gleichbleibende Qualität. Bei getrennten Nahtbereichen kann der Sprühvorgang problemlos während der Versiegelung unterbrochen und neu gestartet werden, ohne dass es zu Aufdickungen oder Mischungsproblemen kommt. Dabei bleibt das Vakuum für eine feste Positionierung der Haut über den gesamten Prozess im Werkzeug erhalten. Das schnellaushärtende PUR-Sprühmaterial ermöglicht eine Prozesskombination zwischen Dünnschichtsprühen und Hinterschäumen im Takt eines Rundtisches.
Potenzieller Einsatz
Die entwickelte Prozesskombination ist grundsätzlich für jegliche Art von komplexen Interieurteilen mit Ziernaht einsetzbar. Dazu gehören neben Instrumententafeln auch Armauflagen und Mittelkonsolen bis hin zu Kniepads und Handschuhkastendeckeln. Aber auch außerhalb des Automobilbereichs gibt es vielversprechende Produktanwendungen bei technischen Produkten oder im Consumer-Bereich. Als Beispiele sind Motoradsitzbänke zu nennen, oder die Möbel- und Textilindustrie, wo es vergleichbare Anforderungen zum Abdichten gibt.
Firmenprofil
In mehr als fünf Jahrzehnten hat FRIMO ein einzigartiges Technologiespektrum gebündelt, das die Unter- nehmensgruppe zum führenden Komplettanbieter von Fertigungssystemen zur Herstellung hochwertiger Kunststoffkomponenten macht.
High Tech and High Passion bedeutet für 1500 Mitarbeiter an 15 Produktions- und Vertriebsstandorten in Europa, Asien und Amerika als zuverlässiger Partner täglich einen Beitrag zum Erfolg der Kunden zu leisten. So profitieren Kunden vor Ort von der Kompetenz des globalen FRIMO Netzwerkes.
FRIMO Equipment kommt in vielen Branchen zur Anwendung:
Automobil | Bahn | Bau | Geräte | Heizung & Sanitär | Luftfahrt | Medizin | Möbel | Nutzfahrzeuge | Sport & Freizeit | Weiße Ware
FRIMO ist der globale Technologiepartner und begleitet die Kunden bei jedem Prozessschritt von der Idee bis zur Serienproduktion bei:
PUR Verarbeitung | Flexibles Schneiden | Stanzen | Pressen, Formen, Thermoformen | Presskaschieren | Umbugen | Fügen, Kleben
FRIMO stellt täglich seine Innovationsfähigkeit unter Beweis. Auf allen Ebenen. Jüngste Beispiele finden sich in den Bereichen: Leichtbau, Industrie 4.0, Smart Service und natürlich in unseren TechCentern.
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FRIMO Group GmbH
