Beheizte Werkzeugformen für CFK- / GFK-Bauteile - leicht erklärt

Artikel, letzte Änderung: , Autor : Sonja

Anfragen

Eine in die Werkzeugform integrierte Flächenheizung sorgt für ein gleichmäßiges Erhitzen des CFK- oder GFK-Bauteils. Selbst beheizte Werkzeuge werden bei der Composite Fertigung, beim Rapid Tooling und im Leichtbau gerne als Alternative zum Autoklaven eingesetzt. Sie sind einfacher im Handling, die Kosten für Anschaffung und Betrieb deutlich günstiger. Im Folgenden erklären wir die unterschiedlichen Möglichkeiten einer Werkzeugheizung und ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Heizsystemen.

Die direkte Beheizung von Werkzeugen macht den Fertigungsprozess von Composites schneller und effizienter. Im Vergleich zu einem Ofensystem besteht wesentlich mehr Flexibilität. So entfallen ineffiziente Wartezeiten bis der Ofen verfügbar ist. Aber auch das umständliche Rangieren mit den Werkzeugen und die langen Wege in den Fertigungshallen gehören der Vergangenheit an. Der Energieeinsatz ist deutlich geringer und Einsparung an Energiekosten immens. 


Es gibt unterschiedliche Formen der Werkzeugheizung:

  • Einbau in die Werkzeugform: Die Werkzeugheizung kann zum Beispiel durch Einlaminieren des Heizelements fest in der Werkzeugform verbaut werden.
  • Integration ins Presswerkzeug
  • Ausführung als flexible Silikonhaube, die an die jeweilige Geometrie angepasst ist und von oben auf das Werkzeug aufgelegt wird

Der Hersteller msquare bietet flexible flächige Heizelemente, die entweder über Widerstandsdrähte oder über das induktive Verfahren FlexIn Heat® Wärme erzeugen. Temperaturen bis 400°C können realisiert werden. Damit ist die direkte Werkzeugheizung nicht nur für CFK oder GFK Strukturen geeignet sondern auch für Hochleistungs-Thermoplaste.


Beheizte Press-Werkzeuge

Die induktiven Heizelemente von FlexIn Heat® können auch in Presswerkzeuge eingebettet werden und bieten im Vergleich zu den herkömmlichen Heizpatronen den Vorteil, dass die Aufheizzeit des Werkzeugs deutlich verkürzt wird. Schnelles, kontrolliertes Abkühlen ist außerdem möglich so dass letztlich die Durchlaufzeit der Presse signifikant reduziert werden kann.


Silikonhaube mit Vakuumfunktion

Wenn man sich einen separaten Vakuumaufbau sparen möchte, dann eignen sich die Silikonhauben von msquare. Die Silikonhaube kann nicht nur heizen sondern wird auf Wunsch auch mit einer integrierten Vakuumfunktion ausgestattet. Dabei handelt es sich um Kanäle auf der Innenseite der Heizmatte, über die die Luft herausgesaugt wird. Neben der Vakuumfunktion können auch Ein- und Ausgänge für das Infiltrieren vorgesehen werden. So erschlägt man gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe.


Digitalisierte Heizprozesse

Bei der Digitalisierung der Heizprozesse geht es vor allem darum mehrere Heizelemente zu Heizkreisen zu kombinieren. Es können auch einzelne Heizelemente angesteuert werden oder unabhängige Heizzonen definiert werden. Mit der easyHeat Software von msquare können zum Beispiel die Regelparameter angepasst und mehrere Heizrampen hinterlegt werden. Der kontinuierliche Datenlog sowie die Auswertung ist standardmäßig inbegriffen und kann automatisiert werden. Das Temperatur-Zeit-Profil wird grafisch ausgegeben und kann vom PC oder über mobile Endgeräte live eingesehen werden.


Fazit 

Ob mit elektrischen Widerstandsheizmatten oder mit induktiver Heiztechnologie, ob mit integrierter Vakuumfunktion oder mit aktiver Kühlung für Variotherme Prozesse – die Heizlösungen sind so vielfältig wie die Anwendungen in denen sie eingesetzt werden. Beim Hersteller msquare werden alle Komponenten der Heizsysteme selbst gefertigt, weshalb auch individuelle Anfragen gut bedient werden können.

heizelemente werkzeugheizung