PARAT Technology GmbH + Co. KG setzt gezielt auf Partikelschaum, um besonders leichte und rezyklierbare Fahrzeugbauteile effizient zu produzieren. Mit der neuen dampffreien Infrarot-Technologie von FILL entsteht eine nachhaltige und wirtschaftliche Lösung für den Sonderfahrzeugbau.
Dank der innovativen Eigenschaften von Partikelschaum gelingt es, Gewicht zu reduzieren, Material zu sparen und gleichzeitig die Recyclingfähigkeit deutlich zu erhöhen. PARAT und FILL entwickeln so zukunftsweisende Lösungen, die den CO₂-Fußabdruck senken und die Kreislaufwirtschaft im Fahrzeugbau unterstützen.
Nachhaltigkeitsschub durch höchste Materialeffizienz und Recyclingfähigkeit.
PARAT Technology ist spezialisiert auf leichte und gleichzeitig stabile Kunststoffbauteile für den Nutz- und Sonderfahrzeugbau, nicht zuletzt für Wohnmobile. Zur Verbesserung von deren Isoliereigenschaften und Nachhaltigkeit erfolgt die Umstellung von Polyurethan auf rezyklierbare Partikelschäume. Die gänzlich dampffreie Hinterschäumung der Tiefziehteile auf einer Anlage von FILL reduzierte nicht nur den Energieeintrag und die Durchlaufzeiten. Sie ermöglicht auch die Herstellung von Sandwich-Bauteilen mit höherer Steifigkeit und die direkte Integration empfindlicher funktionaler elektronischer Bauelemente in die Formteile.
Kunststoffe haben die Welt verändert und sind kaum mehr aus unserer Welt wegzudenken. Im Automobilbau etwa helfen sie, das Gewicht der Fahrzeuge zu reduzieren und deren Kraftstoffeffizienz sowie CO2-Bilanz zu verbessern. Zudem verursacht ihre Herstellung einen deutlich geringeren Rohmaterial- und Energieverbrauch als etwa die von Metallen. Deshalb setzen Fahrzeughersteller sowohl bei Strukturbauteilen als auch für Fahrzeugaußenteile und Innenzubehör auf Kunststoffteile.
Leichtbauteile für Sonderfahrzeuge
Hoch funktionale Verkleidungs- und Strukturbauteile aus Kunststoff mit komplexen Geometrien in erster Linie für im Sonderfahrzeugbau tätige Kunden entwickelt und produziert die PARAT Technology GmbH + Co. KG. Als Spezialist für komplex geformte, großformatige Teile mit Jahresstückzahlen von 500 bis 25.000Stück beliefert das bayerische Unternehmen namhafte Hersteller von Nutzfahrzeugen, Bau- und Landmaschinen sowie Wohn- und Freizeitmobilen und Geräten zur regenerativen Energieerzeugung weltweit.
PARAT Technology hat seinen Hauptsitz in Neureichenau (D) im Dreiländereck Deutschland – Österreich – Tschechien und weitere Standorte in Ungarn, Rumänien und China. Mit dem bekannten Hersteller von Werkzeugkoffern, aus dem es 1967 durch Abspaltung hervorgegangen war, hat es seit der Übernahme durch die ebenfalls bayerische senata GmbH nur noch den Namen gemeinsam.
„Mit unserem vielfältigen, innovativen Technologiespektrum unterstützen wir unsere Kunden von der Entwicklungsphase bis zur Produktion von Formteilen für Exterieur- und Interieur-Anwendungen“, bekräftigt Johannes Rosenberger, Leiter Vertrieb bei PARAT Technology. „Unsere Produkte vereinen höchste Ansprüche an Design und Performance, unser besonderes Augenmerk liegt auf nachhaltigen Lösungen.“
Rethink Plastics
Ihre äußere Form erhalten die von PARAT Technology hergestellten Teile meist durch Thermoformen, ihre strukturellen Eigenschaften durch Hinterschäumen der Tiefziehteile, meist mit Polyurethan (PU). Um hohe Ansprüche an die Festigkeit und Steifigkeit der Teile bei geringem Gewicht erfüllen zu können, nutzt das Unternehmen mehrere, zum Teil im Haus entwickelte Verfahren wie Foam Injection Molding (FIM) oder Long Fiber Injection (LFI) zur Herstellung glasfaserverstärkter Komponenten.
„Die Verfahren sind ausgereift und bewährt, dennoch hat die Verwendung von PU-Schaum einen gravierenden systemimmanenten Nachteil“, sagt Johannes Rosenberger, Leiter Vertrieb bei PARAT Technology. „Im Gegensatz zu den Tiefziehteilen handelt es sich beim PU-Schaum um Duroplaste, und die sind nicht rezyklierbar und im verarbeiteten Zustand auch nur schwer zu trennen.“ Um den CO₂-Fußabdruck ihrer Produkte weiter zu reduzieren und deren Recyclingquote zu erhöhen, suchte PARAT Technology nach einer Alternative zu PU-Schäumen.
Eine solche Alternative sind Partikelschaumstoffe wie EPS, EPE oder EPP. Zu dieser Gruppe gehört auch das umgangssprachlich unter dem Markennamen Styropor bekannte Polystyrol. Partikelschaumstoffe ermöglichen hoch komplexe Formen. Sie haben mit 20 bis 300 kg/m3 eine äußerst geringe Dichte und weisen sehr hohe thermische und akustische Isolationswerte auf. Damit eignen sie sich ideal für die Anforderungen im Campingfahrzeugbau.
Da sie in Form von Mikrogranulat angeliefert und erst unmittelbar vor der Verformung expandiert werden, punkten Partikelschaumstoffe auch mit einem extrem geringen Transportvolumen, was ihre Ökobilanz weiter verbessert. Ihr Hauptvorteil ist jedoch die Tatsache, dass es sich dabei um Thermoplaste handelt, sodass sie ebenso wie die Tiefziehteile Teil einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft sein können.
Neues Material braucht neue Methode
„Partikelschaumstoffe sind nicht neu, wir realisieren bereits seit 1978 vollautomatische Anlagen für ihre Verarbeitung“, sagt Wilhelm Rupertsberger, Leiter des Kompetenz Centers Kunststoff bei der FILL Gesellschaft m.b.H. Das weltweit tätige, österreichische Maschinenbau-Unternehmen verbindet eine langjährige Partnerschaft mit PARAT Technology.
Allerdings basieren die herkömmlichen Verfahren für das sogenannte Particle Back Foaming (PBF) sowohl für das Vorschäumen als auch für das Einschäumen im Werkzeug auf der Nutzung von Dampf. Dieser verursacht einen hohen Energieverbrauch für seine Erzeugung und lange Trocknungszeiten sowohl der expandierten Schaumperlen als auch der fertigen Teile. Bei diesem Verfahren ist es nicht möglich, deren Dichte exakt zu steuern. Dass der Dampf die Teile durchdringen muss, bringt zudem starke Einschränkungen hinsichtlich Geometrie und Oberflächenveredelung und verhindert die Integration empfindlicher Einlegeteile.
Um die Vorteile von PBF uneingeschränkt nutzbar zu machen, entwickelte FILL für die Partikelschaumverarbeitung ein völlig neues Herstellungsverfahren. Bei diesem erfolgen sowohl das Vorschäumen als auch die Verarbeitung der expandierten Schaumperlen im Werkzeug vollelektrisch und somit dampffrei. Deshalb spricht FILL von einem trockenen PBF-Prozess.
Exakt gesteuerte Schaumbildung
Seit Mitte 2024 steht bei PARAT Technology die erste produktive PBF-Anlage im produktiven Betrieb, die nach dem neuen Verfahren produziert. Dabei wird zunächst in der patentierten Infrarot-Vorschäumanlage das Volumen des Mikrogranulates in mehreren Stufen per Infrarot-Strahlung um den Faktor 50 vergrößert, wobei die Dichte des Materials von ca. 650 g/l auf 50 g/l abnimmt.
Dank des trockenen Verfahrens kann die Weiterverarbeitung der expandierten Schaumperlen in den formgebenden Werkzeugen ohne weitere Trocknung oder Wartezeit sofort stattfinden. Der Energieverbrauch ist dabei um rund 10 % geringer als beim klassischen Dampfverfahren.
Heinz Hohensinner, Projektierung und Vertrieb bei FILL
Das trockene Verfahren stellt einen wesentlichen Vorteil des Infrarot-Vorschäumens dar. Zudem lässt sich die Dichte des Partikelschaums dank kontinuierlicher Mikrowellenmessung exakt und stabil regeln.
Die Revolution der Formgebung
Das von FILL patentierte Verfahren zur Herstellung von Partikelschaum-Formkörpern überwindet die Nachteile des bisherigen Standes der Technik. Erreicht wird das, indem die zur Herstellung kohäsiver Verbindungen zwischen den Schaumperlen beim Formungsvorgang erforderliche Wärme nicht direkt in das Granulat geleitet wird. Stattdessen wird das Formwerkzeug durch integrierte Kanäle geheizt und gibt die Wärme an den Kunststoff im Inneren weiter, eine vor allem im Kunststoffspritzguss seit vielen Jahren bewährte Praxis. „Dadurch bleibt das Material während des Erwärmens nicht nur trocken, auch die Inhomogenitäten im Formkörper durch die lokalen Dampfzufuhröffnungen treten nicht mehr auf“, führt Heinz Hohensinner aus. „Wird das variotherme Werkzeug mit mehreren Heizkreisläufen ausgestattet, lassen sich darüber hinaus in nur einem Schuss Teile mit Zonen unterschiedlicher Festigkeit erzeugen.“
Im Interesse eines hohen Teiledurchsatzes werden die Werkzeuge durch die leistungsfähigen Temperiergeräte in der FILL-Partikelschaumanlage nicht nur beheizt. Durch Kühlen des Formwerkzeugs wird der Formkörper vor der Entnahme verfestigt, diese kann dadurch auch manuell erfolgen.
Neue Teile ermöglicht
Da aus den trocken geformten Teilen kein Dampf entweichen muss, eignet sich das patentierte FILL-Verfahren nicht nur für die Herstellung reiner Schaumteile oder das einseitige Hinterschäumen von Tiefziehteilen. In einem von PARAT Technology patentierten Verfahren fungieren zwei solche als Außen- und Innenwand eines ganz oder teilweise geschlossenen Sandwich-Aufbaues. Ein Beispiel dafür sind sogenannte Schlafraumerweiterungen für Camper Vans. Installiert statt der hintersten Seitenfenster der Basisfahrzeuge, ermöglichen diese Karosserie-Ausbuchtungen den Einbau der Betten quer zur Fahrzeuglängsachse.
Zusätzlich ist es möglich, Partikelschaum-Formteile durch Integration von Einlegeteilen wie Befestigungs-, Verstärkungs- oder Dekorelementen zu funktionalisieren. Angesichts der verhältnismäßig geringen Werte von Druck und Hitze im Aufschäumprozess ist sogar die formschlüssige Integration von Elektronik-Baugruppen, etwa von Sensoren oder Bedienelementen, möglich.
Der neu entwickelte trockene Produktionsprozess bei der Partikelschäumung ist nicht nur ressourcenschonend und hat eine verbesserte CO2-Bilanz. Er ermöglicht uns die Herstellung gänzlich neuer, deutlich nachhaltigerer Verkleidungsbauteile mit verbesserter Recyclingfähigkeit als Teil einer Kreislaufwirtschaft.
Tobias Schmid, Entwicklungsleiter bei der PARAT Technology GmbH + Co. KG
Höchste Wirtschaftlichkeit
Die FILL-Anlage bei PARAT Technology ermöglicht die dampffreie Produktion von Partikelschaum-Formteilen bis zu einem Aufspannmaß von 2 x 3 m. Angesichts dieser Dimensionen ist ihre Aufstellfläche sehr überschaubar. Das liegt nicht zuletzt an der Anordnung der Infrarot-Vorschäumanlage auf einer Empore. Diese wurde gewählt, um das expandierte Material mit geringem Energieaufwand von dort in die Schließeinheit fördern zu können.
Da es sich bei der FILL-Partikelschaumanlage um die erste ihrer Art handelt, wollten die Verantwortlichen bei PARAT Technology auf Nummer sicher gehen. „Auf unseren Wunsch hin gestaltete FILL die Schließeinheit der neuen Anlage so, dass sie sich nicht nur für die Verarbeitung von Partikelschaum, sondern auch von PU-Schaum eignet“, bestätigt Johannes Rosenberger. „Da sie uns die Möglichkeit gibt, Partikelschaumteile mit bisher nicht erreichten Eigenschaften zu wettbewerbsfähigen Kosten herzustellen, werden wir aber kaum je in diese Verlegenheit kommen.“