Amorphe Metalle erstmalig im Polymerverbund

Premiere für den Zwei-Komponenten-AMM-Prozess. An die Teile aus amorphem Metall wird eine Silikon-Dichtung direkt angespritzt. (Bild: ENGEL) / Premiere for the two-component AMM process. A silicone seal is directly moulded onto the parts, which are made of amorphous metal. (Picture: ENGEL)

Engel hat die hydraulische victory AMM Spritzgießmaschine gezielt für die Verarbeitung von Amloy Materialien entwickelt. (Bild: ENGEL) / On the basis of its proven hydraulic and tie-bar-less victory range, ENGEL has developed a new injection moulding machine for processing amorphous metals from Heraeus’ Amloy product range. (Picture: ENGEL)

Für die Herstellung von Zwei-Komponenten-Gehäusedemoteilen kombiniert ENGEL eine victory 120 AMM mit einer ENGEL insert 60V/45 Vertikalspritzgießmaschine. (Bild: ENGEL) / For the production of two-component housing demo parts at the K show, ENGEL is combining a victory 120 AMM with an insert 60V/45 vertical injection moulding machine. (Picture: ENGEL)

ENGEL und Heraeus ist es gelungen, bei der Verarbeitung von amorphen Metallen im Spritzguss die Zykluszeit um bis zu 70 Prozent im Vergleich zu früheren Fertigungslösungen zu reduzieren. Die beiden Systempartner öffnen damit den Metalllegierungen mit ihren ganz besonderen Eigenschaften die Tür zur Großserienproduktion in einem breiten Einsatzfeld. Auf der K 2019 vom 16. bis 23. Oktober in Düsseldorf präsentiert ENGEL den nächsten großen Entwicklungsschritt. Zum ersten Mal werden Zwei-Komponenten-Bauteile aus einem amorphen Metall und Silikon produziert – und das in einer vollständig automatisierten Fertigungszelle.

Amorphe Metalle sind aufgrund ihrer ungeordneten, nicht kristallinen Struktur extrem hart und zugleich hochelastisch. Sie besitzen ein sehr gutes Rückstellverhalten, sind äußerst korrosionsbeständig und gemäß ISO 10993-5 biokompatibel. Mit dieser Kombination von Eigenschaften sind die Legierungen Stahl, Titan und vielen anderen Werkstoffen überlegen.

Für die Verarbeitung amorpher Metalle der Produktreihe Amloy von Heraeus hat ENGEL auf Basis seiner bewährten hydraulischen und holmlosen Baureihe victory eine neue Spritzgießmaschine entwickelt. Die ENGEL victory AMM – Amorphous Metal Moulding – liefert in sehr kurzen Zykluszeiten einsatzfertige Bauteile mit einer sehr hohen Oberflächenqualität.

Vollautomatisierter Prozess

Auf der K kombiniert ENGEL für die Herstellung von Zwei-Komponenten-Gehäuse¬demoteilen eine victory 120 AMM mit einer ENGEL insert 60V/45 Vertikalspritzgießmaschine, die mit einem 2-Stationen-Drehteller ausgerüstet ist. Für die vollautomatisierte Fertigung integriert die Produktionszelle sowohl einen ENGEL viper Linear- als auch einen ENGEL easix Knickarmroboter.

In einem ersten Arbeitsschritt wird zunächst auf der victory AMM der Gehäusegrundkörper aus einer Zirkonium-basierten Amloy Legierung spritzgegossen. Hierfür entnimmt der viper Roboter einen Amloy-Rohling aus dem Vereinzeler und übergibt diesen an die Spritzeinheit. Nach weniger als 70 Sekunden ist die Metallkomponente fertig ausgeformt. Der viper entnimmt das Bauteil und legt es in einem Tray ab. Von dort übernimmt der easix Knickarmroboter. Er platziert die Amloy Komponente in der unteren Werkzeughälfte auf dem Drehteller der insert Maschine, wo eine Dichtung aus Flüssigsilikon (LSR) angespritzt wird. Über feine Durchbrüche in der Gehäusefläche füllt die Elastomerkomponente zuverlässig auch die Dichtungsstruktur auf der Bauteilunterseite aus.

Die beiden Werkzeuge stammen von langjährigen ENGEL Partnern. Das Werkzeug für den AMM Prozess wird von Flex, und das für die LSR-Verarbeitung von Starlim Sterner für die K Messe zur Verfügung gestellt.

Für die Großserie gerüstet

Die live produzierten Demoteile vereinen die Anforderungen portabler elektronischer Geräte mit den neuartigen Eigenschaften der Amloy Materialien. Darüber hinaus eröffnet der Zweikomponentenspritzguss neue Möglichkeiten für die Konstruktion nahezu unzerstörbarer, staub- und wasserdichter und zugleich funkwellenundurchlässiger Gehäuserahmen. „Vor allem für die Consumer Electronics Industrie eröffnet die vollautomatisierte Hybridfertigung ein großes Potenzial“, betont Gerhard Dimmler, Leiter Forschung und Entwicklung Produkte von ENGEL AUSTRIA. „Unsere Entwicklungsarbeiten haben bestätigt, dass sich nicht nur mit Silikon, sondern auch mit weiteren Elastomeren und Thermoplasten im Mehrkomponentenspritzguss stabile Verbindungen mit Amloy realisieren lassen.“

In der Produktreihe Amloy sind Legierungen auf Basis von Zirkonium und Kupfer für Großserienanwendungen verfügbar. Legierungen auf Basis von Titan, Eisen und Platin sind in Vorbereitung. Mit dieser Materialvielfalt eröffnen Heraeus und ENGEL ein besonders breites Einsatzspektrum, von portablen Elektronikgeräten über langlebige Instrumente für die minimalinvasive Chirurgie, stabile Federungen und verschleißfeste Antriebsteile für die Luft- und Raumfahrt und hochwertige Dekorelemente fürs Automobil bis zu abriebfesten Uhrwerkbauteilen.