Herstellungsverfahren gesucht

Ich habe die Aufgabenstellung bekommen, einen Art Lüftungskanal zu konstruieren, der möglichst kostengünstig herstellbar ist. Der Grundkörper dieses Kanals hat die Form eines Quaders mit einer Wandstärke von ca.1,5 mm, die Abmessungen werden etwa 1400mm x 250mm x 90mm sein. Eine Seite des Quaders, 1400 x 90mm, fehlt - der Quader ist also offen. Der Kanal muß keine optischen, und auch keine wesentlichen maßlichen Kriterien erfüllen, muß 30 Jahre halten und kann aus einem Blech wie auch aus Kunststoff hergestellt werden. Max. Einsatztemperatur wird etwa 70 Grad Celsius sein, benötigt werden etwa 4000 Stück. Wie Anfangs erwähnt suche ich das kostengünstigste Herstellverfahren.
Mit Dank im Voraus

Franz

… fällt mir dazu spontan ein.

Gruß
Wolfgang

… fällt mir dazu spontan ein.

Gruß
Wolfgang

Hallo Wolfgang,

bei vorangegangenen Projekten wurde tatsächlich eine Blechbiege- Schweißkonstruktion verwirklicht. Grundsätzlich funktioniert diese Variante technisch sehr gut - ob es die wirtschaftlichste ist (vor allem bei dieser Stückzahl) stellen wir in Frage. Überlegungen führten auch zu der Idee, ein Alu-Strangpressprofil zu machen - ablängen und an den Enden dicht machen. Vielleicht gibt es so eine Möglichkeit auch in Kunststoff. Bei der Kunststoffverarbeitung wird Spritzgießen für diese Anwendung noch zu teuer sein, möglicherweise gibt es aber ein anderes, wirtschaftlicheres Verfahren.
Für weitere Anregungen bin ich dankbar.

Franz

Hallo Franz,

Das Al-Strangpressprofil hat eben das Problem an den Enden --> arbeitsintensiv was Du einfach mit „dicht machen“ umschreibst. Vielleicht findet man fertige Verschlußstopfen als Massenartikel aus einem anderen Bereich.
Ansonsten kann man natürlich auch ein Kunststoff-Biegeteil verwenden. Aber 30 Jahre Lebensdauer und Temperaturen bis 70°C sind harte Forderungen. Wenn da jetzt auch noch ein bißchen UV-Einwirkung hinzukommt, kannst Du praktisch alle schweiß- oder klebbaren Kunststoffe vergessen. Und wegen der Abmessungen würde ich annehmen, daß Spritzguß ausscheidet, weil die Formkosten den Rahmen sprengen.

Es kommt auf den Einsatzbereich an. Die Lebensdauerforderung riecht nach Bahnanwendung oder Energieversorgung. In diesen und ähnlichen Bereichen würde ich eine bewährte Lösung aus Kostengründen nicht leichtfertig über den Haufen werfen. Vielleicht gibt’s eine Möglichkeit, die bisherige Lösung preiswerter zu fertigen?

Gruß
Wolfgang

Hallo Wolfgang,

mit Bahnanwendung hast du 100% richtig getippt. Der Luftkasten ist Bestandteil des Klimasystems eines Schienenfahrzeuges.
Die Kosten sind enorm. Der anfangs beschriebene Quader ist ja nur der Grundkörper. Dieser wird noch rundum mit einem Isoliermaterial versehen, zusätzlich kommt noch ein Anschlußstück (je nach Raumverhältnisse ein gerader Stutzen oder ein Knie) für die Mediumzuführung. Dies alles gemeinsam treibt den Preis auf etwa 200DM pro Kasten. Die Kosten für den Grundkörper sind ja vorwiegend Arbeitszeit, das notwendige Material ist vergleichsweise günstig.
Könntest du dir den Grundkörper als Tiefziehteil vorstellen ?

Gruß Franz

P.S.: die Vorgängervariante ist aus Gewichtsgründen aus Lochblech gefertigt

Hallo Franz,

Könntest du dir den Grundkörper als Tiefziehteil vorstellen ?

dabei nehme ich an, Du meinst ein Kunststoffteil, hergestellt in Vakuum-Tiefziehtechnik. Das kann ich mir durchaus gut vorstellen. Aber ich fürchte, das wird bei 1.400 mm Länge ein ziemlich flatteriges Ding. Wenn da dann auch noch Isoliermaterial auf die Wandungen drückt, wird es sich bestimmt verbiegen und an Dichtflächen nicht mehr dicht sein können. Außerdem sagt mir die Erfahrung, daß Kunststoffe bei längerer Wärmeeinwirkung brüchig werden. Das billigste und gut im Tiefziehverfahren zu bearbeiten, wäre Polystyrol. Das Material ist aber nicht selbstverlöschend und auch für die Temperatur eigentlich nicht mehr einsetzbar. Auch PVC ist da ziemlich am Ende. Wenn die Weichmacher nach ein paar Wärmezyklen 'raus sind, wird das Material brüchig. Und es soll ja auch bei üblen Erschütterungen und Schwingungen bei -20°C noch stabil bleiben.
Ich würde dabei irgendwann Ärger ahnen.

Vielleicht hilft ein ganz neuer Denkansatz. Im Automobilbau sind sowohl zur Isolation als auch für stabile Formteile (z.B. Türverkleidungen) gepresste Pflanzenfasern im Gebrauch. Leider habe ich hierüber kein spezielles Wissen. Jedenfalls sind diese Teile angeblich weitgehend alterungsbeständig und lassen sich auch für die Selbstverlöschung imprägnieren, ohne unerwünschte Stoffe auszugasen. Formstabil, relativ leicht und billig ist das Zeug auch.

Kurz: Vielleicht hilft es, nicht nur nach Ersatz des Kanals zu sehen, sondern die ganze Einheit aus Kanal und umgebender Isolierung neu zu gestalten. Bei 4.000 Stück zum Preis von je 200 DM sollte eine nennenswerte Einsparung trotz Werkzeugkosten noch möglich sein.

Gruß
Wolfgang

Hallo Wolfgang,

Könntest du dir den Grundkörper als Tiefziehteil vorstellen ?

dabei nehme ich an, Du meinst ein Kunststoffteil, hergestellt
in Vakuum-Tiefziehtechnik.

Ich meinte Blech wie auch Kunststoff. Meine Befürchtung war allerdings, daß ein Blech-Tiefziehwerkzeug zu kompliziert (mehrere Stufen) und somit zu teuer ist. Da du auf Blech nicht eingegangen bist fühle ich mich bestätigt.

Aber ich fürchte, das wird bei 1.400 mm Länge ein
ziemlich flatteriges Ding.

Man könnte unterschiedliche Wandstärken, vielleicht sogar so Art Versteifungsrippen vorsehen.

bestimmt verbiegen und an Dichtflächen nicht mehr dicht sein
können.

Da muß ich nun noch mehr ins Detail bezüglich der Umgebung gehen. An der offenen Seite des Quaders sind nach außen stehende Winkel befestigt. Die Winkel werden auf Strangpreßprofile ,welche längs des ganzen Wagens in der Deckenkonstruktion gehen, gelegt und mittels Spannpratzen mit diesen verschraubt (auch die Spannpratzenlösung ist übernommen von früher, bin aber sehr unglücklich damit,weil wahnsinnig großer Montageaufwand damit verbunden ist). Das bedeutet, daß die Winkel zu den Profilen dichten müssen, dazwischen liegt auch noch eine ca.1mm dicke, nachgiebige Platte.

Das billigste und gut
im Tiefziehverfahren zu bearbeiten, wäre Polystyrol. Das
Material ist aber nicht selbstverlöschend und auch für die
Temperatur eigentlich nicht mehr einsetzbar. Auch PVC ist da
ziemlich am Ende.

Mit selbstverlöschend meinst du bestimmt das Brandverhalten ? Welche Temperaturen sind denn noch akzeptabel ?

Kurz: Vielleicht hilft es, nicht nur nach Ersatz des Kanals zu
sehen, sondern die ganze Einheit aus Kanal und umgebender
Isolierung neu zu gestalten.

Diese Idee wurde auch schon verfolgt, mangels Materialien aber immer wieder verworfen. Das von dir angesprochene Material ist mir neu, das werde ich auf alle Fälle weiter verfolgen. Wir hatten einmal eine Alternative namens RECORE , konnte uns aber auch nicht überzeugen und ist auch sehr kostenintensiv.

Gruß Franz

Hallo Franz,

Mit selbstverlöschend meinst du bestimmt das Brandverhalten ?
Welche Temperaturen sind denn noch akzeptabel ?

die betriebsmäßig auftretenden Temperaturen mögen unkritisch sein. Aber die Glut einer Zigarette ist glatt ca. 800°C mollig und wenn ein Vandale seine Kippe in die Lüftung drückt, darf nicht sofort der ganze Waggon in Flammen stehen. Ich denke, selbstverlöschend sollten alle dort verbauten Materialien unbedingt sein. Dann kann etwas nur kurz vor sich hin kokeln, ein bißchen stinken und das war’s dann auch schon.

Eine Alternative zu dem Pflanzenfaserzeug aus dem Automobilbau wären vielleicht gebrauchte Milchtüten. Du hast richtig gelesen. Firma Tetra-Pak in 21509 Glinde hat schon vor Jahren ein Verfahren entwickelt, um gebrauchte, fein zerhäckselte Milchtüten mit Bindemittel versetzt und gepresst, sinnvoll zu verwenden. Das Material ist unglaublich stabil, praktisch unkaputtbar, vandalensicher (wird auch für Schulmöbel und Fußböden verwendet) und sieht auch noch attraktiv aus (obwohl dieser Gesichtspunkt hier eher nebensächlich ist). Schlau machen kann nicht schaden.

Gruß
Wolfgang

Hallo Franz,

was ich in Eurer Diskussion vermisse ist das Blasformverfahren für Kunststoffe. Prinzipiell würde ich bei den hohen Stückzahlen immer versuchen mit Kunststoffen zu arbeiten.
Beim Blasformen sind die Werkzeug-Investitionen nicht so hoch wie beim Spritzguß, da keine hohen Schließkräfte für die Form benötigt werden. Mit diesem Verfahren können auch sehr große Strukturen hergestellt werden z.B. Öltanks mit Dimensionen von 2x2x4m (BxHxL) und größer. Als Materialen würden mir für deine Anwendung HDPE und PA (evtl. auch mit Mineral- oder Glasfaserverstärkung) einfallen, die beide auch mit spezieller Brandhemmung ausgerüstet werden können. Die Formstabilität über die lange Einsatzzeit kann man durch entsprechende Konstruktion (z.B. Verrippung) erreichen.

Gruß

Markus

Hallo Markus,

zunächst herzlichen Dank für deine Beteiligung an der Diskussion. Beim durchlesen deines Beitrages haben sich noch einige Fragen für mich aufgetan.

was ich in Eurer Diskussion vermisse ist das Blasformverfahren
für Kunststoffe.

Vermutlich meinst du das Verfahren „Vakuumformung“. Da es sich bei meinem Kasten um einen einseitig geöffneten Quader handelt, sehe ich keine Möglichkeit, das Verfahren „Hohlkörperblasen“ umzusetzen.

Als Materialen würden mir für deine
Anwendung HDPE und PA (evtl. auch mit Mineral- oder
Glasfaserverstärkung) einfallen, die beide auch mit spezieller
Brandhemmung ausgerüstet werden können. Die Formstabilität
über die lange Einsatzzeit kann man durch entsprechende
Konstruktion (z.B. Verrippung) erreichen.

Sind diese Materialien auch für die Vakuumformung geeignet bzw. welche kannst du hiefür empfehlen ? Was ist HDPE ? Und wie sieht es bei diesen Kunststoffen langfristig mit Versprödung aus ?

Gruß

Franz

P.S.: Werde erst morgen weiter diskutieren können - heute steht noch ein Pflichtbesuch bei uns am Programm.

Hallo Wolfgang,

und wenn ein Vandale seine Kippe in die Lüftung drückt…

nun, ich hoffe nicht das er so weit kommt, dazu muß er nämlich wirklich schon viel zerstören um zu diesem Kasten zu gelangen. Prinzipiell hast du aber vollkommen recht, Brandschutz ist ein ganz wesentliches Thema in diesem Anwendungsgbiet.

Eine Alternative zu dem Pflanzenfaserzeug aus dem Automobilbau
wären vielleicht gebrauchte Milchtüten.

Auch hierüber werde ich mich schlau machen.Ich glaube zwar das dieser Vorschlag in der Firma auf sehr wenig Gegenliebe stoßen wird (bei uns steht man Neuem sehr skeptisch gegenüber - mehr als notwendig) aber schaden kann es auf keinen Fall.

Gruß
Franz

P.S.: Wegen eines heutigen Pflichtbesuches werde ich mich erst morgen wieder melden.

Hallo Franz

Auf alle Fälle wird es am günstigsten sein wenn man das Ganze inclusive der Isolierung herstellt, bzw. die Isolierung selbst als tragendes Element ausbildet.
Wie sieht es mit den Möglichkeiten aus das ganze zu schäumen ??

MfG Peter(TOO)

Hallo Peter

bzw. die Isolierung selbst
als tragendes Element ausbildet.

Ich bin gerade bei der Überprüfung, ob man den bisherigen Isolierstoff mittels Thermoformen die notwendige Form geben kann, bzw. die Anschlußstücke evt. gleich mit laminieren kann.

Wie sieht es mit den Möglichkeiten aus das ganze zu schäumen
??

Bin mir nicht sicher, glaube aber daß man hierbei die notwendige Isolierung nicht hinbekommt.

Grüße und herzlichen Dank

Franz

Hallo Franz

Wie sieht es mit den Möglichkeiten aus das ganze zu schäumen
??

Bin mir nicht sicher, glaube aber daß man hierbei die
notwendige Isolierung nicht hinbekommt.

Also wenn ich mir ansehe was man so alles aus geschäumtem Polysterol machen kann (Polysterol geht bei dir nicht wegen der Temperatur und der Festigkeit).
Aber frag doch mal direkt bei z.B. DuPont, BASF, ICL, 3M oder so nach.
Die Hersteller wissen genau was man mit ihren Produkten machen kann und sie kennen auch die Betriebe welche sowas dann auch herstellen können. Die haben ja ganze Abteilungen die nichts anderes machen als Anwendungen und Lösungen für ihre Produkte zu finden. Ich habe, hier in der Schweiz, damit immer sehr gute Erfahrungen gemacht.

MfG Peter(TOO)

Hallo Peter,

habe heute eine fürchterliche Abfuhr in der Firma bekommen. Offenbar ist man an innovativen Lösungen doch nicht so interessiert. Auf jeden Fall danke für deinen Tip, werde ihn auf alle Fälle weiterverfolgen (vielleicht kann ich mir ja Wissen für eine spätere Anwendung aneignen). Weißt du vielleicht ob es möglich ist, Metallstutzen oder Profile mit einzuschäumen - oder ist das zu instabil ?

Grüße Franz

Hallo Franz

habe heute eine fürchterliche Abfuhr in der Firma bekommen.
Offenbar ist man an innovativen Lösungen doch nicht so
interessiert.

Ja ja, die Maschinenbau-Branche ist sehr konservativ:
Das haben wir noch nie so gemacht.
Wird machen das schon seit 50 Jahren so und das sich bis heute bewährt.
Wer weiss was dann für Probleme auf uns zukommen.

Hab ich die Argumente so ungefähr getroffen ??
Was der Bauer nicht kennt, frisst er halt nicht !

Auf jeden Fall danke für deinen Tip, werde ihn
auf alle Fälle weiterverfolgen (vielleicht kann ich mir ja
Wissen für eine spätere Anwendung aneignen). Weißt du
vielleicht ob es möglich ist, Metallstutzen oder Profile mit
einzuschäumen - oder ist das zu instabil ?

Grunsätzlich ist es kein Problem. Es gibt verschiedene einfache Möglichkeiten eine gute Haftung auf Metal zu erziehlen, Fettfreie Oberfläche, evtl. noch aufgerauht genügt meist, sonst kann man die Haftung mit Primern noch verbessern (Tauchen, aufpinseln).
Die Kräfte musst du natürchlich über eine grössere Fläche übertragen, aber diese Parameter sind bekannt.

Lass dich nicht unterkriegen, irgendwer muss ja neue Ideen haben und diese dann auch umsetzen.

MfG Peter(TOO)

Hi Franz,

Hallo Markus,

zunächst herzlichen Dank für deine Beteiligung an der
Diskussion. Beim durchlesen deines Beitrages haben sich noch
einige Fragen für mich aufgetan.

was ich in Eurer Diskussion vermisse ist das Blasformverfahren
für Kunststoffe.

Vermutlich meinst du das Verfahren „Vakuumformung“. Da es sich
bei meinem Kasten um einen einseitig geöffneten Quader
handelt, sehe ich keine Möglichkeit, das Verfahren
„Hohlkörperblasen“ umzusetzen.

Ups, da hab’ ich doch glatt was überlesen. Ok, bei einseitig offenem Bauteil, geht’s mit Blasformen nicht. Jedoch hätt’ ich dann die Frage, warum es denn unbedingt einseitig offen sein muß. Wenn ich’s richtig verstanden hab’, soll das ja ein Lüftungskanal werden. Da wäre ein geschlossenes Profil doch auch denkbar.

Als Materialen würden mir für deine
Anwendung HDPE und PA (evtl. auch mit Mineral- oder
Glasfaserverstärkung) einfallen, die beide auch mit spezieller
Brandhemmung ausgerüstet werden können. Die Formstabilität
über die lange Einsatzzeit kann man durch entsprechende
Konstruktion (z.B. Verrippung) erreichen.

Sind diese Materialien auch für die Vakuumformung geeignet
bzw. welche kannst du hiefür empfehlen ? Was ist HDPE ? Und
wie sieht es bei diesen Kunststoffen langfristig mit
Versprödung aus ?

Diese technischen Thermoplaste sind mit Sicherheit auch für’s Vakuumformen einsetzbar. HDPE ist high density polyethylen. Sehr viele Kunststoffgehäuse, die keine Dauertemperaturen über 90°C aushalten müssen, sind aus HDPE (Staubsauger, PC-Tastatur, u.ä.). PA ist höher temperaturfest bis 180°C und hat höhere Festigkeitswerte. Jetzt fällt mir auch noch PP (Polypropylen) ein, das zum Beispiel für KFZ-Luftfilter verwendet wird. Alle diese Kunststoffe können durch Zusätze besonders beständig gegen Ozonalterung (das bewirkt die Versprödung) ausgerüstet werden. Da muß man dann mal bei den einzelnen Herstellern genauer nachfragen, was diese Sonderwerkstoffe bzgl. Alterung hergeben.

Gruß

Franz

P.S.: Werde erst morgen weiter diskutieren können - heute
steht noch ein Pflichtbesuch bei uns am Programm.

Gruß

Markus

Hallo Markus,

Da wäre ein geschlossenes Profil doch
auch denkbar.

Bei dieser Anwendung soll das Medium seitlich in den Kasten eingebracht werden und nach unten in den zu klimatisierenden Raum strömen. Ein geschlossenes Profil ist also nur bedingt geeignet :smile:
Mittlerweile ist jedoch in der Firma wieder konservative Konstruktion angesagt - dadurch wird eine Blech Biege-Schweißkonstruktion umgesetzt werden. Tja, wir haben das Geld :smile:

Herzlichen Dank für deine Bemühungen
viele Grüße aus Wien

Franz

Hallo Peter,

habe heute eine fürchterliche Abfuhr in der Firma bekommen.
Offenbar ist man an innovativen Lösungen doch nicht so
interessiert.

Ja ja, die Maschinenbau-Branche ist sehr konservativ:
Das haben wir noch nie so gemacht.
Wird machen das schon seit 50 Jahren so und das sich bis heute
bewährt.
Wer weiss was dann für Probleme auf uns zukommen.

Hab ich die Argumente so ungefähr getroffen ??
Was der Bauer nicht kennt, frisst er halt nicht !

Nun, offenbar bin ich nicht der erste, der mit diesem Problem konfrontiert wurde. Unterkriegen lasse ich mich nicht, obwohl, was ich in den letzten Tagen erlebt habe - ich weiß nicht ob ich da noch lachen oder weinen soll.

Herzlichen Dank für deine Bemühungen
viele Grüße aus Wien
Franz

DANKE (o.T.)
Danke