Thermoformen von Rohacell
Thermoformen ist ein Fertigungsverfahren, bei dem ein thermoplastischer Werkstoff bis zur Formbarkeit erwärmt, in Form gebracht und anschließend abgekühlt wird, sodass er die neue Geometrie beibehält. Rohacell Polymethacrylimid-Schaum lässt sich innerhalb eines kontrollierten Temperaturfensters zu komplexen gekrümmten und dreidimensionalen Formen thermoformen.
Thermoformen eignet sich besonders für dünnwandige oder gleichmäßig gekrümmte Bauteile, bei denen konventionelle Bearbeitung zu übermäßigem Verschnitt, langen Taktzeiten oder Spannproblemen führen würde.
Temperaturbereich beim Thermoformen
Rohacell wird typischerweise bei Temperaturen zwischen etwa 195 und 210 Grad Celsius formbar. Dieses Temperaturfenster ist relativ eng. Eine Erwärmung darüber hinaus birgt das Risiko von Oberflächenschäden oder Verkohlung, während zu geringe Wärme ein einwandfreies Umformen verhindert.
Eine genaue Temperaturregelung und gleichmäßige Erwärmung sind für ein erfolgreiches Thermoformen entscheidend.
Warum Rohacell thermoformen
Der wesentliche Vorteil des Thermoformens ist die Materialeffizienz. Gekrümmte oder dünnwandige Bauteile, die andernfalls aus dicken Blöcken gefräst werden müssten, lassen sich direkt aus Plattenmaterial nahe der Endstärke herstellen.
Thermoformen ermöglicht zudem höhere Produktionsraten. Die Taktzeiten liegen typischerweise im Minuten- statt im Stundenbereich, was das Verfahren für mittlere bis hohe Serien attraktiv macht, sofern die Bauteilgeometrie es zulässt.
Feuchtigkeitskontrolle und Trocknung
Rohacell ist hygroskopisch und nimmt im Laufe der Zeit Feuchtigkeit auf. Das Material muss vor dem Thermoformen vollständig getrocknet werden. Ist beim Erwärmen Feuchtigkeit vorhanden, kann diese verdampfen und zu Aufblähungen, Oberflächenverfärbungen und Maßinstabilität führen.
Die Trocknung erfolgt in der Regel im Umluftofen vor dem Umformen. Nach dem Trocknen sollte das Material möglichst zeitnah umgeformt oder in versiegelter, feuchtigkeitsdichter Verpackung gelagert werden.
Werkzeug- und Wärmeübergangsaspekte
Nach dem Erwärmen kühlt Rohacell schnell ab und bleibt nur kurze Zeit formbar. Die Überführung von der Wärmequelle in das Umformwerkzeug muss daher äußerst schnell erfolgen, um Risse insbesondere an den Kanten zu vermeiden.
Das Werkzeug sollte einen gleichmäßigen Materialfluss begünstigen und scharfe Ecken oder enge Radien vermeiden. Nichtmetallische Werkzeuge werden häufig bevorzugt, um Wärmeverluste beim Umformen zu reduzieren. Auch Umgebungseinflüsse wie Zugluft und Kaltluft müssen kontrolliert werden.
Materialverhalten beim Umformen
Beim Thermoformen wird der Schaum an der Außenseite von Biegungen gedehnt und an der Innenseite gestaucht. Dadurch wird die Zellstruktur lokal verzerrt und es entstehen innere Spannungen, die zu Rückfederung führen können, sobald das Bauteil dem Werkzeug entnommen wird.
Die Rückfederung wird von Materialdicke, Biegeradius, Umformtemperatur und Werkzeuggeometrie beeinflusst. Sie wird üblicherweise durch kontrolliertes Überformen und iterative Werkzeugentwicklung beherrscht.
Nachbearbeitung thermogeformter Bauteile
Auf das Thermoformen folgt häufig ein Beschneiden oder eine Fertigbearbeitung, um die Endgeometrie zu erreichen. Da der größte Teil der Formgebung bereits beim Umformen erfolgt ist, sind die Schnittkräfte gering und einfache Aufnahmevorrichtungen genügen in der Regel.
Thermoformen kann mit Zerspanung kombiniert werden, um Materialeffizienz und Maßhaltigkeit auszubalancieren.
Wann Thermoformen die richtige Wahl ist
Das Thermoformen von Rohacell ist ein bewährtes Fertigungsverfahren, sofern Feuchtigkeitskontrolle, Temperaturführung, Werkzeugkonstruktion und Prozessablauf richtig umgesetzt werden. In manchen Anwendungen ist es die einzige praktikable Möglichkeit, die erforderliche Fertigungsleistung zu erreichen.
Thermoformen erweitert die konstruktiven Möglichkeiten von Rohacell, da es nicht nur als bearbeiteter Kern, sondern als umgeformtes Strukturelement dienen kann.
Zusammenfassung: Thermoformen von Rohacell
Thermoformen ermöglicht es, Rohacell effizient in gekrümmte und komplexe Geometrien zu bringen, ohne die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen. Richtig umgesetzt liefert das Verfahren weniger Ausschuss, höhere Fertigungsraten und gleichbleibende Bauteilqualität.
