Die Gerresheimer Wilden GmbH produziert für ihren Kunden die Division Automotive Systems der Continental AG, einen hochbelastbaren Dichtrahmen, der in Getriebesensorik-Systemen für PKW eingesetzt wird. Entwicklung und Produktion des komplexen Produkts wurden im engen Kontakt mit Kunden, Zulieferern und Wettbewerbern umgesetzt.
Über seine eigentliche Aufgabe als Dichtungsträger zwischen den Getriebehälften hinaus übernimmt der Rahmen die Aufgabe, Signale vom Getrieberaum an die Fahrzeugsensorik durchzuleiten. Dabei dürfen die Formteile an den Leiterbahnen nicht durch Getriebeöl unterwandert werden. Mikro-Undichtheiten müssen zuverlässig vermieden werden – für die gesamte Lebensdauer des Produkts von mindestens 15 Jahren, in denen Temperaturen von – 40 bis 120 Grad Celsius an der Tagesordnung sind. Der Auftrag des Kunden Continental Automotive Systems umfasst neben der Entwicklung und Produktion auch den Werkzeugbau, die Automatisierungstechnik und den Einkauf der Stanzteile.
"Konstruktiv war die Entwicklung des Dichtrahmens ausgesprochen anspruchsvoll", erläutert Joachim Baumann, Senior Projektmanager im Technischen CompetenceCenter der Gerresheimer Wilden GmbH, die Prozessentwicklung. "Für eine kunststoffgerechte Lösung musste das vom Kunden als 3D-Datei vorgegebene Formteil in einer Reihe von Unterprozessen gefertigt werden. Bei jedem Vorspritzling wurde dabei separat der Verlauf einer Vielzahl von Leiterbahnen definiert." Entscheidend war, dass die Leiter beim Spritzgießen geometrisch exakt und öldicht eingebettet werden mussten. Darüber hinaus durften die Leiter durch die einströmende Schmelze nicht verschoben oder verbogen werden. "Eine besondere Herausforderung war der begrenzte Bauraum für die Kontakte", ergänzt der Entwickler Martin Wolf.
"Für eine öldichte Konstruktion war eine ausreichende Umspritzungslänge erforderlich, die im Rahmen der engen geometrischen Vorgaben erreicht werden musste." Ergebnis der werkstofforientierten Entwicklung war ein störsicherer genau reproduzierbarer Spritzgießprozess, mit dem die Voraussetzung für eine sichere Einhaltung aller Anforderungen über die gesamte Lebensdauer des Produktes gegeben ist.
Als Material für den Dichtrahmen wurde der Kunststoff PA66GF30 ausgewählt, da er getriebeölfest und dauerhaft beständig gegen thermische Belastung ist. Die hohe thermische Kurzzeit-Stabilität lässt einen speziellen Lötvorgang an drei Positionen der Leiterbahnen zu. Darüber hinaus gewährleistet die hervorragende Fließfähigkeit eine dichte Ummantelung der Leiterbahnen. Durch die gezielte Anordnung der Anbindungen wurde eine minimale Orientierung der Glasfasern und damit eine geringe Verzugsneigung des Bauteils erreicht. Gefertigt wird der Dichtrahmen aufgrund des hohen manuellen Arbeitsanteils am tschechischen Standort Dýšina. Hier werden zunächst drei Vorspritzlinge durch Insertmolding hergestellt und nachgearbeitet. Dabei werden beispielsweise die Metallteile gebogen und die Verbindungsstege nach dem Spritzgießen freigetrennt. Die drei Vorspitzlinge sowie ein einzelner Metallkontakt werden dann manuell ins Werkzeug eingelegt und umspritzt.
"Qualität spielt im Automotive-Bereich eine entscheidende Rolle", betont Michael Ring, der im Projekt für die Qualitätsplanung zuständig ist. "Wir haben daher den Prüfautomaten selbst entwickelt und gebaut, mit dem jeder Dichtrahmen nach dem Spritzgießen auf Dichtigkeit und elektrische Funktion überprüft wird." Ein weiteres Qualitätsthema ist Sauberkeit. Da die Restschmutzverordnung von VW eingehalten werden muss, erfolgt die Produktion im Sauberraum. Anschließend werden die Produkte in Stromleitende, staubdichte ESD-Blister verpackt, die sich nicht aufladen und die Elektronikbauteile daher nicht beschädigen. Jeder der von Continental Automotive Systems bezogenen Blister wird zuvor gereinigt und antistatisch nachbehandelt. Die verpackten und staubsicher gelagerten Produkte werden von Tschechien zum Kunden Continental Automotive Systems nach Rumänien geliefert, wo Leiterbahnen mit Kondensatoren aufgeschweißt werden.
Eine Besonderheit des Projekts ist die umfassende Kooperation mit dem Kunden, Zulieferern und selbst Wettbewerbern. "Beim Kunden fließen für den Bau der elektronischen Getriebesteuerung eine Vielzahl von Einzelteilen zusammen", erläutert Alexander Schießl, Head of Sales Chassis, Powertrain & Electrics. "Wir steuern den Dichtrahmen bei, aber auch Sensordome, mit denen Drehzahl und Drehrichtung der Getriebescheiben ermittelt werden. Weitere Bauteile kommen von Wettbewerbern. Für die erfolgreiche zeitliche Koordinierung all dieser Lieferungen ist eine enge Abstimmung Voraussetzung."
Autoren:Joachim Baumann, Head of Project Management Technical Plastic Systems Martin Wolf, Product Development Michael Ring, Quality Planning Alexander Schießl, Head of Sales Chassis, Powertrain & Electrics Karin Strasser, Director Corporate Marketing
Über seine eigentliche Aufgabe als Dichtungsträger zwischen den Getriebehälften hinaus übernimmt der Rahmen die Aufgabe, Signale vom Getrieberaum an die Fahrzeugsensorik durchzuleiten. Dabei dürfen die Formteile an den Leiterbahnen nicht durch Getriebeöl unterwandert werden. Mikro-Undichtheiten müssen zuverlässig vermieden werden – für die gesamte Lebensdauer des Produkts von mindestens 15 Jahren, in denen Temperaturen von – 40 bis 120 Grad Celsius an der Tagesordnung sind. Der Auftrag des Kunden Continental Automotive Systems umfasst neben der Entwicklung und Produktion auch den Werkzeugbau, die Automatisierungstechnik und den Einkauf der Stanzteile.
"Konstruktiv war die Entwicklung des Dichtrahmens ausgesprochen anspruchsvoll", erläutert Joachim Baumann, Senior Projektmanager im Technischen CompetenceCenter der Gerresheimer Wilden GmbH, die Prozessentwicklung. "Für eine kunststoffgerechte Lösung musste das vom Kunden als 3D-Datei vorgegebene Formteil in einer Reihe von Unterprozessen gefertigt werden. Bei jedem Vorspritzling wurde dabei separat der Verlauf einer Vielzahl von Leiterbahnen definiert." Entscheidend war, dass die Leiter beim Spritzgießen geometrisch exakt und öldicht eingebettet werden mussten. Darüber hinaus durften die Leiter durch die einströmende Schmelze nicht verschoben oder verbogen werden. "Eine besondere Herausforderung war der begrenzte Bauraum für die Kontakte", ergänzt der Entwickler Martin Wolf.
"Für eine öldichte Konstruktion war eine ausreichende Umspritzungslänge erforderlich, die im Rahmen der engen geometrischen Vorgaben erreicht werden musste." Ergebnis der werkstofforientierten Entwicklung war ein störsicherer genau reproduzierbarer Spritzgießprozess, mit dem die Voraussetzung für eine sichere Einhaltung aller Anforderungen über die gesamte Lebensdauer des Produktes gegeben ist.
Als Material für den Dichtrahmen wurde der Kunststoff PA66GF30 ausgewählt, da er getriebeölfest und dauerhaft beständig gegen thermische Belastung ist. Die hohe thermische Kurzzeit-Stabilität lässt einen speziellen Lötvorgang an drei Positionen der Leiterbahnen zu. Darüber hinaus gewährleistet die hervorragende Fließfähigkeit eine dichte Ummantelung der Leiterbahnen. Durch die gezielte Anordnung der Anbindungen wurde eine minimale Orientierung der Glasfasern und damit eine geringe Verzugsneigung des Bauteils erreicht. Gefertigt wird der Dichtrahmen aufgrund des hohen manuellen Arbeitsanteils am tschechischen Standort Dýšina. Hier werden zunächst drei Vorspritzlinge durch Insertmolding hergestellt und nachgearbeitet. Dabei werden beispielsweise die Metallteile gebogen und die Verbindungsstege nach dem Spritzgießen freigetrennt. Die drei Vorspitzlinge sowie ein einzelner Metallkontakt werden dann manuell ins Werkzeug eingelegt und umspritzt.
"Qualität spielt im Automotive-Bereich eine entscheidende Rolle", betont Michael Ring, der im Projekt für die Qualitätsplanung zuständig ist. "Wir haben daher den Prüfautomaten selbst entwickelt und gebaut, mit dem jeder Dichtrahmen nach dem Spritzgießen auf Dichtigkeit und elektrische Funktion überprüft wird." Ein weiteres Qualitätsthema ist Sauberkeit. Da die Restschmutzverordnung von VW eingehalten werden muss, erfolgt die Produktion im Sauberraum. Anschließend werden die Produkte in Stromleitende, staubdichte ESD-Blister verpackt, die sich nicht aufladen und die Elektronikbauteile daher nicht beschädigen. Jeder der von Continental Automotive Systems bezogenen Blister wird zuvor gereinigt und antistatisch nachbehandelt. Die verpackten und staubsicher gelagerten Produkte werden von Tschechien zum Kunden Continental Automotive Systems nach Rumänien geliefert, wo Leiterbahnen mit Kondensatoren aufgeschweißt werden.
Eine Besonderheit des Projekts ist die umfassende Kooperation mit dem Kunden, Zulieferern und selbst Wettbewerbern. "Beim Kunden fließen für den Bau der elektronischen Getriebesteuerung eine Vielzahl von Einzelteilen zusammen", erläutert Alexander Schießl, Head of Sales Chassis, Powertrain & Electrics. "Wir steuern den Dichtrahmen bei, aber auch Sensordome, mit denen Drehzahl und Drehrichtung der Getriebescheiben ermittelt werden. Weitere Bauteile kommen von Wettbewerbern. Für die erfolgreiche zeitliche Koordinierung all dieser Lieferungen ist eine enge Abstimmung Voraussetzung."
Autoren:Joachim Baumann, Head of Project Management Technical Plastic Systems Martin Wolf, Product Development Michael Ring, Quality Planning Alexander Schießl, Head of Sales Chassis, Powertrain & Electrics Karin Strasser, Director Corporate Marketing
