Auswahl von Fahrzeugüberformungsmaterialien: TPE, TPU, Silikon und technische Kunststoffe

Automotive Overmolding kombiniert ein starres Substrat mit einem zweiten Material, um Dichtung, Grip, Dämpfung, Vibrationsisolierung, elektrischen Schutz oder ein ausgewähltes Oberflächengefühl hinzuzufügen. Typische Anwendungen umfassen Armaturenbrettsteuerungen, Mittelkonsolenteile, Türkomponenten, Luftschlitze, elektronische Gehäuse, Steckverbinderdichtungen, Beleuchtungsgehäuse und strukturelle Halterungen.

Die Materialwahl ist zentral für das Automotive Overmolding, da beide Materialien während Formguss, Montage und Fahrzeugnutzung als eine Komponente fungieren müssen. Bei SunOn bewerten wir die Materialkompatibilität zusammen mit der Bauteilgeometrie, der Formkonstruktion, den Prozessbedingungen, Oberflächenanforderungen und dem erwarteten Produktionsvolumen.

Wie die Funktionsweise von Fahrzeug-Überformmaterialien funktioniert

Das starre Substrat bietet in der Regel dimensionsstabile Unterstützung. Die funktionale Oberfläche wird mit dem überformten Elastomer hinzugefügt. Das Überformen von Automobilen erfolgt entweder durch Einsatzguss oder Mehrfachspritzspritzen.

Eine geeignete Materialpaarung muss mehrere Faktoren berücksichtigen:

• Adhäsion: Das Elastomer muss entweder an die Substratqualität binden oder mittels mechanischer Verriegelungen gehalten werden.

•Temperatur: Beide Materialien müssen den Temperaturen des Formprozesses und dem maximal während des Dienstes erwarteten Temperaturen standhalten.

•Differenzielle Schrumpfung: Verzerrungen wie Verzug und Kantenanhebung entstehen durch unterschiedliches Verhalten während des Schrumpfens eines Bauteils.

•Chemische Beständigkeit: Die Materialien müssen Reinigungslösungsmitteln, Öle, Kühlmittel und andere Flüssigkeiten standhalten können, die während der Lebensdauer des Fahrzeugs auftreten können.

• Oberflächenleistung: Farbe, Glanz, Maserung, taktiles Gefühl, Kratzfestigkeit und sichtbare Strömungsspuren sollten gemeinsam überprüft werden.

Vergleich von Fahrzeugüberformungsmaterialien

Diese Beschreibungen sind allgemein. Formulierung, Bewehrung, Zusätze, Härte und Lieferantenqualität können die Leistung erheblich beeinflussen.

TPE für das Überformen von Automobilen

TPE wird im Automobil-Overmolding häufig für Griffe, Innensteuerungen, Dichtungen, Konsolenteile, Klapperschutzfunktionen und weiche Oberflächen eingesetzt. Die Haftung ist jedoch stufenspezifisch. Ein TPE, das für Polypropylen entwickelt wurde, bindet möglicherweise nicht ausreichend an PC, ABS, PA oder PC/ABS ohne eine kompatible Formulierung oder mechanische Retention.

Nützliche Überlegungen zum TPE-Design umfassen:

• Überschalungsdicke: Avient identifiziert etwa 1,5–3,0 mm als nützlichen Wanddickenbereich für viele TPE-Überformanwendungen, wobei der Endwert für das gewählte Material und die Geometrie validiert werden sollte.

• Eckradius: Scharfe Übergänge neigen zu Spannungskonzentrationen. Um dies zu vermeiden, verwenden Sie einen Mindestradius von 0,5 mm.

•Zugwinkel: Um das Teilen zu lösen, können auf langen Zugflächen 3–5 Grad Zug erforderlich sein.

•Warpage-Kontrolle: Bei langen dünnen Teilen minimieren Sie Warpage, indem sichergestellt wird, dass die dickste Schicht das starre Substrat ist.

TPU für Abnutzungs- und Aufprallschutz

Im Fall der Fahrzeugüberformung kann TPU berücksichtigt werden, da es eine höhere Leistung gegen Abrieb und Reißen sowie eine bessere langfristige Leistung gegen wiederholtes Handling und Bewegen von Kabeln ermöglicht. TPU wird typischerweise für die Bereitstellung von Dehnungsentlastungen für Steckverbinder, für Schutzabdeckungen, für Kabelschnittstellen, Griffe und andere exponierte funktionale Oberflächen verwendet.

Als ingenieurtechnischer Thermoplast besitzt TPU die Eigenschaft der Hygroskopie, nämlich die Fähigkeit, luftgetragene Feuchtigkeit aufzunehmen. Zur Kontrolle von Problemen wie Schaumbildung und Oberflächenfehlern empfiehlt Covestro eine maximale Restfeuchtigkeit von 0,05 % für ihre TPU, und die Entfernung der Feuchtigkeit wird bei 80–110°C für 1–3 Stunden je nach Grad und Härte empfohlen. Gespeicherte Feuchtigkeit wirkt sich negativ auf Oberflächen aus und führt zu Mängeln.

Materialchemie: Die Auswahl der Qualität führt zu einer Variation der chemischen Beständigkeit, Abriebbeständigkeit und Flexibilität bei niedrigeren Temperaturen. Diese werden in den polyester- und polyetherbasierten TPUs erreicht.

Silikon und LSR zum Abdichten

Für Anwendungen im Bereich der Fahrzeugüberformung kann der Einsatz von Silikon und LSR (flüssigem Silikonkautschuk) in Betracht gezogen werden, wenn Anforderungen an eine Dichtung gelten, die über einen weiten Temperaturbereich wirksam bleibt, und wenn Flexibilität und elektrische Isolierung erforderlich sind.

Wacker schätzt, dass die meisten ihrer Silikonkautschukvarianten im Bereich von −50°C und 250°C arbeiten, während Spezialqualitäten im Bereich von −110°C bis 300°C liegen können. Diese Schätzungen gelten nicht als universelle Designgrenzen.

• Aushärtungskompatibilität: Starre Substrate müssen die Temperatur und Zeit für das Aushärten von Silikon aushalten.

• Adhäsionsmethode: Bestimmte Kombinationen verwenden selbstbindende Silikone. Andere Kombinationen verwenden Oberflächenbehandlungen, Grundierungen und/oder mechanische Verriegelungen.

•Blitzkontrolle: Niedrigviskose LSR (flüssiger Silikonkautschuk) erfordert sehr präzise Abschaltungen, eine ausgezeichnete Ausrichtung und kontrollierte Entlüftung der Form.

Zentrale technische Herausforderungen bei der Fahrzeugüberlistung

Für TPE-Werkzeuge gibt Avient Lüftungstiefen von etwa 0,013–0,025 mm als Referenzbereich an. Außerdem gibt es typische Abkühlzeiten von etwa 15–40 Sekunden pro 2,5 mm Überformdicke für seine Materialien an, da das starre Substrat eine Seite der TPE-Schicht isoliert. Diese Werte sollten als Ausgangspunkte und nicht als feste Produktionsumgebungen betrachtet werden.

SunOn's Ansatz zur Automobilüberformung

SunOn-UnterstützungenAutomobilüberguss durch Formkonstruktion und Spritzguss durch sekundäre Verarbeitung und Montage.

•Materialprüfung: Wir vergleichen Substrat- und Elastomerdaten mit den Temperatur-, chemischen, taktilen und strukturellen Anforderungen des Bauteils.

• Wir entwerfen Gates, Lüftungen, Absperrungen, Kühlkanäle, Texturen und Einsätze basierend auf dem gewählten Materialsystem.

• Wir führen Testproben durch, um Befestigung, Maßung, Aussehen, Abdichtung und Passung vor der Produktionsgenehmigung zu überprüfen.

• Wir planen die Auswahl von Gussstahl, das Hohlraumlayout, die Wartung und die Prozesssteuerung basierend auf dem erwarteten Produktionsvolumen.

Sekundäre Dienstleistungen: Wir bieten Bemalung, Druck, Fertigstellung und Montage an, um den Anforderungen jedes Projekts gerecht zu werden.

Abschließend

Die Wahl der richtigen Materialien für das Überformen von Automobilen bedeutet, Haftung, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Schrumpfung sowie thermische oder chemische Exposition sowie Teilgeometrie und Werkzeugbeschränkungen auszubalancieren. TPE, TPU, Silikon, PP, PA, ABS und PC/ABS bieten jeweils unterschiedliche Leistungsmerkmale, die auf spezifische Anwendungen zugeschnitten sind.

Durch die Verbindung von Materialtechnik, Gusstechnik, Probenahme, Spritzgießen und Sekundärverarbeitung bietet SunOn von Materialwahl und Gusstechnik bis hin zu Probenahme, Spritzgießen und Sekundärverarbeitung eine durchgängige Überformungsfähigkeit für moderne Automobilinnenräume, Elektrosysteme, Beleuchtung und integrierte Baugruppen.

FAQs

F1. Worauf bezieht sich Automotive Overmolding?

Automotive Overmolding beschreibt den Prozess, bei dem ein starres Substrat mit einem zweiten Material kombiniert wird, um eine Abdichtung zu gewährleisten, Grip, Polsterung oder Schutz.

F2. Welche Materialien werden für das Automotive Overmolding verwendet?

Die verwendeten Materialien sind überwiegend: TPE, TPU, Silikon, PP, PA, ABS und PC/ABS.

F3. Kann TPE für Auto-Innenraumteile verwendet werden?

Ja. TPE wird häufig für weiche Oberflächen, Dichtungen, Griffe und Klapperschutzelemente verwendet.

F4. Wann wird TPU für das Überformen von Fahrzeugen verwendet?

TPU wird verwendet, wenn Bauteile Abriebfestigkeit, Zähigkeit und flexible Dehnungsentlastung benötigen.

F5. Was sind die Vorteile der Verwendung von Silikon für das Automotive Overmolding?

Silikon kann eine Abdichtung und Isolierung mit hoher Flexibilität über einen breiten Temperaturbereich bieten.