In-Mould-Decoration: Fallstudie

Die technische Herausforderung.
Rosti China installierte eine neue IMD-Fertigungszelle (In-Mould-Decoration) für einen seiner langjährigen Kunden.IMD wird immer populärer, da es ein höheres Maß an kosmetischem Design erreicht, das mit herkömmlichen Lackier-/Beschichtungsverfahren nicht möglich ist. IMD-Designs werden überwiegend in flachen Geometrien verwendet, doch diese Teile waren sehr komplexe 3D-Komponenten mit einem Dehnungsverhältnis von über 45 %. 

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Rosti - John Kidd
John Kidd

Regional Technical Director Asia
E-mail: rosti@rosti.com

Gemäß dem Rosti Way wurden Risiken und potenzielle Fehlermöglichkeiten und -auswirkungen analysiert. Die Ergebnisse stellten erhebliche Herausforderungen dar. Rosti musste dieses Projekt als ein exploratives technisches Entwicklungsprojekt behandeln, was von den üblichen Programmen zur Einführung neuer Produkte völlig abwich. Die größten Herausforderungen waren: Dehnungsverhältnis, Harz und Fließlänge des Teils.

Tabelle 1: qualitätskritische Faktoren (CTQ)
  1. Dehnungsverhältnis: Dies ist die prozentuale Zunahme des Teilprofils in Bezug auf die flache Folie.
  2. Harz: Das Komponentensubstrat sollte optimalerweise so langsam und so kühl wie möglich hinzugefügt werden, um Farbfehler an der Anschnittstelle zu reduzieren.
  3. Fließlänge: Hierbei handelt es sich um das Verhältnis zwischen dem Wandquerschnitt der Komponente gegenüber der Länge vom Anschnitt bis zum Ende der Füllung. Optimalerweise sollte sie so kurz wie möglich sein, damit das Temperatur- und Druckgefälle über die gesamte Länge der Dekoration so einheitlich wie möglich ist.

Bewältigung der Herausforderungen

Rosti bewältigte diese Herausforderungen, indem es alle beteiligten Partner, Harzlieferanten, Ausrüstungslieferanten und Dekorfolienanbieter zusammenbrachte. Die oben genannten qualitätskritischen Punkte wurden durch digitale Simulation und Analyse überwunden. Dadurch wurden physische Ressourcen und Kosten reduziert, um den Entwicklungszyklus zu optimieren und den Markt so schnell und kosteneffizient wie möglich zu erreichen.

Dehnungsverhältnis: Das Rosti-Teil hatte komplexe dreidimensionale Kurven sowohl in der Fließrichtung als auch im Querstrom. Es wurden geometrische Spleißungen vorgenommen, um die Bereiche mit hoher und niedriger Dehnung zu ermitteln;

  • Hohe Dehnungsbereiche sind wichtig, um zu verstehen, wie Rosti die Auswirkungen auf die Folie reduzieren kann.
  • Geringe Dehnung ist auch wichtig, damit Rosti versteht, wie man Falten an den Übergängen zwischen Abschnitten mit hoher und geringer Dehnung vermeiden kann.

Harz: Das Rosti-Teil bestand aus Polybutylenterephthalat (PBT) mit Glasfaseranteil, einem technischen Hochtemperaturpolymer.

  • Das Harz wurde als Konstante betrachtet, der entscheidende Erfolgsfaktor war hier Rostis hochmoderne Spritzguss-Simulationsfähigkeit, die die Temperatur und den Druck im Anschnittbereich optimiert. Wiederholungen und Optimierungen in Bezug auf Kühlungs-/Gate-Design usw. wurden digital zu einem Bruchteil der Kosten/Zeit herkömmlicher physikalischer Versuche überprüft.

Fließlänge: Das Rosti-Teil hatte einen Wandquerschnitt von 1,2 mm und eine Länge von 210 mm.

  • Die dünne Wandgeometrie in Verbindung mit dem Harz führte zu hohen Einspritztemperaturen und hohem Druck. Rostis Erfahrung mit der digitalen Analyse war auch bei dieser Machbarkeitsanalyse ein großer Vorteil. Die wichtigsten Maßnahmen waren die Profilierung der Einspritzbedingungen, um gleichmäßige Füllbedingungen zu gewährleisten und die Dekorationsleistung mit Folie zu simulieren.

Rostis Schlussfolgerung aus der digitalen Entwicklung und den zahlreichen durchgespielten Szenarien lieferte eine hohe Erfolgssicherheit, die es ermöglichte, mit dem eigentlichen Tooling und der Entwicklung zu beginnen. Von der Einführung des Stahl-Toolings bis zum Nachweis der Machbarkeit und der Genehmigung der Produktionsteile vergingen weniger als 3 Monate. Dies war nur durch ein gründliches Verständnis der Prozessschwierigkeiten und den Aufbau robuster Simulationsmodelle möglich, um alle potenziellen Szenarien zur Optimierung der Werkzeug-, Prozess- und Automatisierungskonstruktion durchzuspielen. Dieser Prozess bzw. dieses Projekt zeigt das Engagement für die Entwicklung innovativer Technologien und den Mut, ein Projekt wie dieses in Angriff zu nehmen, obwohl die erfahrenen Marktführer offen sagten, dass es sich um eine Anwendung mit hohem Risiko und geringem Erfolg handelte. Dank der Liebe zum Detail und der Tatkraft des Entwicklungsteams war das Ergebnis ein perfektes Beispiel für die Philosophie von Rosti – vom Konzept zur Realität.

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