Anspruchsvolle Bauteile aus Flüssigsilikon wirtschaftlich produzieren

Mit ihrer komplexen Struktur stellen die LED-Linsen aus Silikon – analog zu anderen anderen komplexen Bauteilen mit Dichtungsfunktion – hohe Anforderungen an den Spritzgießprozess (Bild: ENGEL/ACH-Solution)

30.10.2019 Anspruchsvolle Bauteile aus Flüssigsilikon wirtschaftlich produzieren

Abgestimmte Technik effektiv kombiniert

von Leopold Praher (Engel Austria GmbH), Christian Hefner (ACH solution GmbH)

LED-Linsen sind ein Beispiel für geometrisch anspruchsvolle Bauteile, eine Entwicklung, die auch bei Dichtungen oder Bauteilen mit integrierter Dichtungsfunktion festzustellen ist. Dieses Beispiel zeigt, was heute schon technisch machbar ist und welchen Einfluss eine angepasste Spritzgießtechnik hat.

Lichtsysteme für Fahrzeuge erfinden sich in kurzen Zyklen immer wieder neu und mit ihnen die Fertigungsprozesse. Die Großserie erfordert es, dass sich die innovativen Technologien kosteneffizient umsetzen lassen. Als Linsenwerkstoff gewinnt LSR deshalb weiter stark an Bedeutung (Bild 1). Neben der sehr effizienten Verarbeitung im vollautomatisierten und nacharbeitsfreien Spritzgießprozess, sind es die spezifischen Materialeigenschaften, die Flüssigsilikon in den Fokus der Produktentwickler rücken.
Die Automobilindustrie gehört zu den Vorreitern, wenn es um den Einsatz optischer Silikone für Lichtsysteme geht. Frontscheinwerferlinsen werden für einige Serienmodelle bereits aus LSR produziert. Und dies ist erst der Anfang, zumal sich weitere Branchen anschließen werden. Auch für die Straßen- und Gebäudebeleuchtung rückt LSR als Linsenwerkstoff zunehmend in den Fokus. Wie auch die etablierten thermoplastischen Linsenmaterialien PMMA und Polycarbonat ermöglicht Silikon – im Vergleich zu Glas – eine deutliche Gewichtsersparnis. Was die thermische und chemische Beständigkeit betrifft, ist LSR organischen Polymeren aber überlegen. Die hochtransparenten Typen für optische Anwendungen weisen einen niedrigeren Vergilbungsindex als thermoplastische Linsenmaterialien auf. Sie sind sehr resistent gegenüber Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung und von -40 bis +200 °C über einen sehr breiten Temperaturbereich einsetzbar. Hinzu kommt, dass sie eine noch höhere Designfreiheit ermöglichen. In Bezug auf die Geometrie sind der Verarbeitung von LSR im Spritzguss im Gegensatz zur Verarbeitung von PMMA fast keine Grenzen gesetzt. Moderne Fertigungszellen machen das große Potenzial dieser Materialklasse deutlich. Zumal inzwischen LSR zur Verfügung stehen, die gezielt für die Verarbeitung auf Spritzgießmaschinen entwickelt wurden. Die Vernetzungsgeschwindigkeit wurde dahingehend optimiert, eine thermoplast-ähnliche glatte und sehr harte Oberfläche zu erhalten. Die hohe Lichtdurchlässigkeit stellt eine sehr gute Lichtausbeute sicher. Zudem sorgt die hohe thermische Stabilität für eine optimale Transparenz. Die äußerst filigran strukturierte Oberfläche wird mit höchster Reproduzierbarkeit abgeformt. Es verlassen einbaufertige LED-Linsen die Fertigungszelle. Für solche Anwendungen bietet sich z.B. der Einsatz einer e-victory 310/120 Spritzgießmaschine (Bild 2) mit einem Zwei-Kavitäten-Kaltkanalwerkzeug an, das mit der elektrischen Düsenregulierung Servoshot ausgerüstet ist. Komplettiert wird ein mögliches System, z.B. durch eine LSR-Dosieranlage (Bild 3) und einen viper 40 Linearroboter (Bild 4). Pro Zyklus wird ein Gesamtschussgewicht von 16 g verarbeitet. Die Zykluszeit beträgt rund 50 s.