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Mineralwerkstoff und Kunststoff verformen

Vakuumpressen für Schreiner, Teil 2
Mineralwerkstoff und Kunststoff verformen

Vakuumpressen können in der Schreinerei nicht nur für Form- und Flächenverleimungen eingesetzt werden. Vor allem bei der Arbeit mit Mineralwerkstoffen und Kunststoffen ergeben sich viele weitere Anwendungen. Stefan Katzer von MSM Maschinenbau zeigt, was möglich ist.

Mineralwerkstoffe sind im Möbel- und Objektbau sowie in Krankenhäusern und Kliniken längst ein fester Bestandteil bei der Materialwahl. Für den Verarbeiter liegen die größten Vorteile in der thermoplastischen Verformbarkeit des Materials und der optisch fugenlosen Verarbeitung. Vakuumpressen spielen hier viele Trümpfe auf einmal aus: Absolut gleichmäßige Druckverteilung, auch in engen Radien, durch die extrem dehnfähige Silikonmembran sowie ein schonender und beschädigungsfreier Pressvorgang gewährleisten höchste Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit.

Wichtig zu wissen ist, dass der Druck nicht durch die Membran erzeugt wird, sondern mit einer Vakuumpumpe die Luft im Pressraum unter der Membran evakuiert wird, wodurch außerhalb der Membran ein wesentlich höherer Luftdruck herrscht als im Pressraum. Als Folge wirkt der atmosphärische Druck mit 8,5 bis 10 t/m2 (je nach verwendeter Vakuumpumpe) an jedem Quadratzentimeter des Werkstückes genau gleich.

 

Bevor Mineralwerkstoff oder Kunststoff verformt werden kann, muss er erwärmt und auf die notwendige Temperatur gebracht werden. Bei Mineralwerkstoff liegt diese meist zwischen 150 und 170 °C. Hierfür gibt es sowohl reine Vorheizstationen als auch Kombinationsmaschinen aus Vakuumpresse und Vorheizstation.

Für eine schonende Erwärmung haben sich zwei verschiedene Heiztechniken bewährt: Vorheizstationen mit Heizplatten (eine oder zwei) bieten bei großen Stückzahlen und industriellen Fertigungen klare Vorteile. Für die individuelle Fertigung beim Schreiner kommt meistens eine Vorheizstation mit Heißluft zum Einsatz.

Kunststoffe verformen

Kunststoffe wie PVC, ABS und PMMA (Acrylglas) zeichnen sich durch Eigenschaften wie Langlebigkeit, Witterungsbeständigkeit und ein geringes Gewicht aus. Thermoplastisch verformt, ergeben sich vollkommen neue Anwendungsgebiete. Bei einigen Kunststoffen ist das Temperaturfenster, in dem das Material optimal verformt werden kann, nur sehr klein; daher muss das erwärmte Material so schnell wie möglich in die letztendliche Form gebracht werden. Mit einer leistungsstarken Vakuumpumpe und ggf. mit einem großen Tank, lassen sich die Evakuierungszeiten entsprechend verkürzen.

Tiefziehen von Kunststoffen

Auch bei komplexen, dreidimensionalen Werkstücken kann die Vakuumtechnik eingesetzt werden. Bei dieser Anwendung wird aber keine Membran verwendet, sondern dünne Platten aus ABS, PMMA oder anderen Kunststoffen werden entweder mit Infrarotstrahlern oder Heißluft erwärmt und dann mit Vakuum über die Werkstücke tiefgezogen. Beim Modell VPH Plastics kommen beispielsweise 90 Infrarot-Strahler zum Einsatz, welche über SPS mit neun individuellen Heizzonen angesteuert werden können und somit während dem automatischen Arbeitszyklus eine gleichmäßige Erwärmung des Materials garantieren. Industrieturbinen unterstützen und verkürzen den anschließenden Abkühlprozess.

Kaschieren mit 3D-PVC-Folie

Bei dieser Tiefzieh-Anwendung übernimmt eine 3D-Folie aus PVC die Aufgabe der Membran und bildet nach oben den Abschluss des Pressraumes. Durch Quarzglas-Heizelemente oder Konvektions-Heizelemente wird die Folie nun auf die notwendige Temperatur gebracht und durch das Vakuum über die Werkstücke tiefgezogen. Für ein Maximum an Detailgenauigkeit kommt hierbei eine ölumlaufgeschmierte Vakuumpumpe mit einem Vakuum von über 99 % zum Einsatz. Durch die SPS-Steuerung können sowohl Heizkurven als auch Vakuum-Druckschritte genau definiert werden. Wurde diese Technik früher hauptsächlich in der Möbelindustrie für große Serienfertigungen eingesetzt, so bieten heute außergewöhnliche Designs und Prägungen der 3D-Folie sowie erschwingliche Vakuumpressen auch dem Schreiner eine weitere Möglichkeit für eine individuelle Fertigung. Beispielsweise können auf der 5-Achs-CNC hergestellte, dreidimensionale Oberflächen mit der 3D-Folienkaschierung noch besser in Szene gesetzt werden.

Verbundwerkstoffe herstellen

Verbundwerkstoffe vereinen die Werkstoffeigenschaften von zwei oder mehr Materialien. Bei sog. »Prepregs« ergeben die mit Reaktionsharzen vorimprägnierten Faser-Matrix-Halbzeuge eine hohe und gleichmäßige Qualität bei relativ kurzen Taktzeiten. Hierbei werden hauptsächlich Glasfasern und Kohlenstofffasern eingesetzt; für die Matrix werden überwiegend Harze auf Epoxidharzbasis verwendet.

Veredelung durch Sublimation

Bei der sog. »Sublimation« werden Fotos, Texte oder Muster in den Mineralwerkstoff oder den acrylbasierten Werkstoff übertragen, sodass ein dauerhaftes Bild in der Oberfläche entsteht. Das Zusammenspiel von Hitze und Vakuum sorgt für faszinierende Ergebnisse und steigert das gestalterische Potenzial von Mineralwerkstoffen und Acrylglas enorm.

 

Das sublimierte Material kann anschließend in der gleichen Weise wie unsublimiertes Material thermoplastisch verformt werden. Durch eine Hinterleuchtung transparenter Werkstücke lassen sich weitere Akzente setzen und das Motiv kommt noch stärker zur Geltung. Neben den bereits beschriebenen Materialien lassen sich auch sämtliche Oberflächen sublimieren, die mit einer Beschichtung auf Polyesterbasis versehen werden können. Die Möglichkeiten der Individualisierung werden somit neu definiert.


Stefan Katzer ist Marketing- und Vertriebsleiter bei der MSM Maschinenbau GmbH in Kitzingen. Das Unternehmen ist auf Vakuumpressen aller Art für Handwerk und Industrie spezialisiert. www.msm-maschinenbau.de


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