Kundenstories Advanced Technologies
07.11.2016|Kundenstory / T. MICHEL Formenbau GmbH & Co. KG

Oberflächenstrukturierung optimiert Materialeigenschaften

T. Michel Formenbau fertigt Werkzeuge inklusive Lasertexturierung auf einer LASERTEC 210 Shape und erweitert so die Anwendung von Partikelschäumen und Spritzgussverfahren.

Seit mehr als 15 Jahren entwickelt und produziert die T. Michel Formenbau GmbH & Co. KG aus Lautert im Taunus Werkzeuge und Formen für die kunststoffverarbeitende Industrie. Das Leistungsspektrum des 50 Mitarbeiter starken Betriebes reicht dabei von der Produktentwicklung, 3D-Konstruktion, 3D-Digitalisierung und dem Prototypenbau, bis zur mechanischen Fräs- und Laser-Bearbeitung der Partikelschaum-, Spritzguss- sowie Tiefziehwerkzeuge für die Serie. Auch die parallel laufenden Bereiche wie z. B. Injektoren, Sensoren, Zubehör und Ersatzteile deckt das Unternehmen vollständig ab. Die Automobilbranche, Verpackungs- und Spielzeugindustrie sowie das Baugewerbe zählen dabei zu den wichtigsten Anwendungsgebieten. 

Da sich T. Michel Formenbau auf die komplette Prozessentwicklung im Bereich Partikelschäume versteht, ist die Wissensbasis des Unternehmens die Grundlage für innovative Entwicklungen und Lösungen für viele Marktbereiche. So ist derzeit in der Automotive Branche der Nutzen von geschäumten Bauteilen nicht mehr wegzudenken. Das Crashverhalten von EPP wird in der Fertigung von Stoßfängern, Kofferraumeinsätzen und Türkonstruktionen genutzt. Die isolierende Eigenschaft spielt im Bereich der E-Mobility eine zentrale Rolle. Da in einem Elektroauto etwa 45 Prozent der Akkuenergie für die Temperierung des Fahrzeugs benötigt wird, führt eine konsequente Isolation durch den Einsatz der partikelgeschäumten Bauteile zu einer deutlich höheren Fahrzeugreichweite. Die Gewichtsersparnis bei konsequenter Verwendung von diesen Bauteilen im Interieur- und Exterieurbereich liegt bei ca. 50 Prozent. Auch dies führt derzeit zu einem massiven Umdenken der Designer und Konstrukteure. 

Die Zusammenarbeit der Firma T. Michel Formenbau mit den Fahrzeugdesignern ist konstruktiv und synergetisch. So kann die Limitierung des Laserns durch schmale Konturen oder schwer erreichbarer Strukturen durch eine frühzeitige Festlegung von intelligenten Werkzeugtrennungen oder Platzierung von Sichtnähten und Schattenfugen annähernd aufgehoben werden. Hier kommt bereits in der Frühphase der Produktentwicklung das Prozesswissen von T. Michel Formenbau zum Tragen und durch die enge Zusammenarbeit des Werkzeugbauers und der Designer kann neben der Machbarkeit auch eine Kostenreduktion um bis zu 50 Prozent ermöglicht werden. Die zunehmende Bedeutung dieser Bauteile gerade im Sichtbereich der Fahrzeuge hat aufgrund der Limitierung der Partikelschäume in Bezug auf Farbgebung und UV-Resistenz zu einer neuen Technologie des Verbundes von Partikelschäumen und Spritzgießen geführt.

Das „Partikelschaum-Verbund-Spritzgießen“ verbindet EPP oder EPS unlösbar mit Thermoplasten wie ABS, PP oder TPE. Die kräfteabsorbierenden Bauteile im Interieur erlangen so eine haptisch ansprechende Oberfläche und Beständigkeit. Durch eine deutlich erhöhte Steifigkeit und die Chance neue tragfähige Elemente zu integrieren, erhalten die Bauteile so auch zusätzliche Befestigungs- und Stützfunktionen.

​​​​​​​Revolutionäre Weiterentwicklungen durch LASERTEC Shape Technologie

2013 nahm T. Michel Formenbau die erste LASERTEC 125 Shape von DMG MORI in Betrieb und kann somit in einer Aufspannung Werkzeuge fräsen und lasertexturieren. Neuartige Mikrotexturierungen ermöglichen es, das Spektrum der Anwendung von Partikelschäumen revolutionär zu erweitern. So können Oberflächenstrukturen generiert werden, die EPP durch die Veränderung der Materialbeads die Eigenschaft der Wasserdichtigkeit verschaffen. Die Marktintegration dieser neuen Oberflächen verlief Dank einer gezielten Information der Verarbeiter und Designer sehr positiv und führt zu einer Auslastung der 2013 in Betrieb genommenen Maschine.

Die Notwendigkeit einer Kapazitätserweiterung und die Orientierung auch zu größeren Bauteilen hin, führte zur Entscheidung in eine weitere Hybrid-Fräs-Lasermaschine LASERTEC 210 Shape von DMG MORI zu investieren. Diese wurde im März 2016 in Betrieb genommen und erlaubt mit der verbesserten Software, deutlich komplexere Strukturen mit Ecken und scharfkantigen Elementen zu lasern. Werkstücke mit einer maximalen Spannfläche von 2 x 1,8 x 1,2 m und einem Gewicht von bis zu 8 t können auf der Maschine in einer Aufspannung mechanisch bearbeitet und mittels Laser hochpräzise feinstrukturiert werden.

​​​​​​​Forschung für die Zukunft des Oberflächenstrukturierens

T. Michel Formenbau errichtet derzeit ein Kunststofftechnologiezentrum, um auf dem Gebiet der Integration von Schäumen und Spritzguss Forschung zu betreiben. Die Voraussetzung für eine Überspritzung von Partikelschaumteilen ist eine homogene Fläche des EPP. Diese wird ebenso wie andere Funktionsflächen so z. B. Softtouch- oder Anti-Quietschoberflächen durch die Lasertexturierung ermöglicht.

Die grenzenlosen Möglichkeiten des Oberflächenstrukturierens mittels der auch ökologisch überlegenden Technologie der Lasertexturierung führen zu revolutionären Veränderungen auch in anderen Märkten und Anwendungen. T. Michel Formenbau stellt dafür das gesamte Prozesswissen zur Verfügung und ermöglicht Designern und Konstrukteuren neue Wege und Strategien zur Realisierung von Bauteilen oder Hybridwerkstoffen mit integrierenden Eigenschaften.

Thermobehälter in der Nahrungsmittelindustrie können aufgrund des Verschließens der Porigkeit durch das Temperierverfahren an der Werkzeugoberfläche und der daraus entstehenden Verhautung hygeniegerecht geschäumt werden. In der Klimatechnik können leichte Verrohrungen mit isolierenden und antikorrosiven Eigenschaften konstruiert werden. In der Heizungs- und Lüftungsindustrie können wasserabführende Teile, die isolierende und optische Eigenschaften verbinden, in einem Teil gefertigt werden.

In der Freizeitindustrie führt die Weiterentwicklung von expandierbarem thermoplastischem Polyurethan (E-TPU) zur Revolutionierung von Sportschuhen. Der federleichte Werkstoff hat leistungssteigernde Rebound-Effekte und löst mehr und mehr EVA in der Bedeutung ab. Design- und Funktionsoberflächen werden auch hier mit lasertexturierten Werkzeugen realisiert. Das Rotationslasern ermöglicht Texturen, z. B. bei der Fertigung von therapeutisch eingesetzten Massagerollen, die in den Bindepunkten keine Übergänge aufweisen.

Die stetige Innovationsbereitschaft von T. Michel Formenbau wird durch die LASERTEC Shape Technologie und die hohe Integration der Prozesse auf den Maschinen von DMG MORI gestützt und ermöglicht. Die synergetische Zusammenarbeit von Maschinenhersteller, Dienstleister und Design bzw. Konstruktion werden in den Vorteilen für Umwelt und Technik im Alltag wie oben beschrieben für jeden sichtbar.