Vom Innenraum eines Autos über das Smartphone, das wir täglich in der Hand haben, bis hin zum Bedienfeld einer Waschmaschine: Als Verbraucher haben wir hohe Anforderungen an die Technik, die uns umgibt.
Für Hersteller gilt daher die besondere Herausforderung, intelligente Funktionen mit exzellentem Design zu verbinden – und gleichzeitig kosteneffizient sowie nachhaltig zu produzieren. Was herausfordernd klingt, wird mithilfe eines innovativen Verfahrens aus dem Hause Leonhard Kurz Wirklichkeit. Bei der Umsetzung der wegweisenden Dekorationstechnologie IMD VARIOFORM® mit In-Mold Labeling (IML) kooperiert der Dünnschichtexperte mit der Kurz-Tochterfirma PolyIC sowie den Partnern Wittmann Battenfeld und Georg Kaufmann Formenbau. Somit profitieren seine Kunden vom gebündelten Experten-Know-how.
Designfreiheit und Kosteneffizienz dank einer einzigen Bearbeitungsphase
IMD VARIOFORM® in der Kombination mit In-Mold Labeling (IML) ermöglicht es erstmals, 3D-verformte Touchsensoren in Kunststoffbauteile zu integrieren und die vier Prozessschritte Dekorieren, Thermoformen, Hinterspritzen und Stanzen in einer einzigen Bearbeitungsphase zu realisieren. „Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren sparen Hersteller dadurch ein Vielfaches an Kosten bei gleichzeitig hoher Freiheit in Bezug auf das Design und die gewählten Materialien“, betont Martin Hahn, Head of Application, Technology & Innovation der Business Area Plastic Decoration bei Kurz. Umsetzbar sind sowohl Endlosdesigns als auch Einzelbilddekore. Die Technologie ermöglicht zudem den Einsatz von Kunststoffrezyklaten.
Das Verfahren wurde als Weiterentwicklung der bewährten In-Mold-Dekorationstechnologie (IMD) von Kurz konzipiert, um die Fertigung von Kunststoffbauteilen mit anspruchsvoller 3D-Geometrie zu realisieren. Zu Demonstrationszwecken hat KURZ ein Konzept-Bauteil anfertigen lassen, dessen effiziente Produktion in einer Bearbeitungsphase bereits auf verschiedenen Branchenveranstaltungen vorgeführt wurde. Die wegweisende Technologie wurde 2020 mit dem Bayerischen Innovationspreis ausgezeichnet.
Beim Verfahren IMD VARIOFORM® wird eine Laminatfolie über das speziell hierfür entwickelte Folienvorschubgerät transportiert und über einen Infrarotstrahl aufgewärmt, bevor sie über das Vakuumsystem in die Kavität des Werkzeugs gezogen wird. Auf die gegenüberliegende Seite wird ein 3D-verformter Sensor gelegt und nach dem Schließen des Werkzeugs eine thermoplastische Kunststoffschmelze eingespritzt. Schließlich entsteht dabei ein Kunststoffbauteil mit einer kompletten Einzelbilddekoration auf der Vorderseite und einem kapazitiven Touchsensor auf der Rückseite.
Innovative Sensoren von PolyIC für Funktionsintegration und mehr Gestaltungsfreiraum
Für die gewünschte Designfreiheit sind hauchdünne, formbare Sensoren unerlässlich. Hier setzt Kurz auf das Know-how der Tochterfirma PolyIC, einem Spezialisten für die individualisierte Anfertigung von Metal-Mesh-Touchsensoren. Das Unternehmen verwendet extradünne Sensorfilme, die aufgrund besonderer Flexibilität und Robustheit auch in 3D-geformten Elementen mit geschwungener Oberfläche zum Einsatz kommen können. Als Träger nutzt PolyIC ein transparentes Kunststoffsubstrat (PET), auf das im Rollenprozess hochauflösende silberbasierte Metallstrukturen (Metal Mesh) mit weniger als 100 nm Dicke und einer Linienbreite im niedrigen Mikrometerbereich aufgetragen werden. Die Sensoren können später problemlos mit dem gesamten Bauteil zerkleinert und recycelt werden oder als Ausschuss während der Produktion wieder dem Spritzgussprozess hinzugefügt werden.
Alles aus einer Hand: Automatisierung von Wittmann Battenfeld
Um die vier Prozessschritte Dekorieren, Thermoformen, Hinterspritzen und Stanzen zu bündeln, braucht es eine entsprechend vielseitige Anlage. Kurz vertraut auf die Kompetenz des führenden Anbieters für Spritzgießtechnik Wittmann Battenfeld, der ein All-in-One-Konzept entwickelt hat: Der Maschinenhersteller liefert dabei nicht nur die Spritzgießmaschine, sondern auch alle Peripherie-Komponenten, etwa die Teileförderanlage, die Werkzeugtemperiergeräte sowie die Reinraum-Einhausung. Damit ist sichergestellt, dass alle Geräte optimal aufeinander abgestimmt sind.
Innovative Spritzgießwerkzeuge von Georg Kaufmann Formenbau AG
Auch beim verwendeten Spritzgießwerkzeug verlässt sich KURZ auf einen etablierten Hersteller: Das Schweizer Unternehmen Georg Kaufmann Formenbau AG (GKTool), das seit fast 50 Jahren ausschließlich ein Zulieferer für die Automobilindustrie ist, hat hierbei sein innovatives Umbug- und Beschnitt-System In Mould Wrapping (IMW) angewendet und durch ein Patent geschützt. Durch die integrierten Werkzeug-Technologien werden die Bauteile bereits während des Spritzgießprozesses finalisiert. Ebenso ermöglicht die IMW-Technologie die werkzeugintegrierte Dekoration der Bauteilstirnkante, was nachfolgende Arbeitsschritte überflüssig macht. Die einmalige All-in-One-Werkzeugtechnik von GKTool ermöglicht somit eine drastische Verkürzung der Prozesskette und reduziert die Produktions- und Logistikkosten nachhaltig.
Vielfältige Einsatzgebiete, hohe Nachhaltigkeit
Mit IMD VARIOFORM® hat Kurz einen serienfähigen Prozess entwickelt, der in unterschiedlichen Branchen zum Einsatz kommen kann – etwa in der Autoindustrie, in der Herstellung von Haushaltsgeräten oder im Bereich der Unterhaltungselektronik. „Wir sind froh, dass wir dieses ambitionierte Projekt in Zusammenarbeit mit erfahrenen Partnern realisieren konnten, denen Innovation und Nachhaltigkeit ebenso sehr am Herzen liegen wie uns“, betont Martin Hahn und ergänzt: „Mit dieser Technologie vereinen wir unterschiedliche Prozessschritte zu einem, ermöglichen den problemlosen Einsatz von Kunststoffrezyklaten und am Ende des Produktlebenszyklus eine optimale Recyclingfähigkeit der so gefertigten Bauteile.“
