Formen, Pressen und Laminieren mit Vakuum

Vakuumformen, -pressen und -laminieren nutzt die Kraft des atmosphärischen Luftdrucks, um Gegenstände in ihre gewünschte Form zu pressen oder zu biegen. Überall um uns herum erfahren wir durch die Umgebungsluft einen Druck von zehn Tonnen pro Quadratmeter. Wir nehmen diesen jedoch nicht wahr, da dieselben Kräfte in unseren Körpern wirken und diesem Druck standhalten. Ohne diese Gegenkräfte jedoch stellt der Druck der Umgebungsluft eine effektive Presse da.

Beim Vakuumtiefziehen werden die Kunststoff-Trays geformt, die beispielsweise für die Verpackung von Nahrungsmitteln, Elektronikartikeln und Spielwaren verwendet werden. Der Kunststoff wird als Platte oder Folie zugeführt und durch Erhitzung formbar. Mithilfe von Vakuum wird der Kunststoff dann in eine Form gedrückt, in der er als Tray fest wird.

Vakuumpressen wird zur Herstellung hochdichter, dreidimensionaler Formen verwendet. Das Verfahren ist für viele verschiedene Materialien geeignet. Zunächst wird Vakuum angelegt, um das Rohmaterial in die Form zu ziehen. Mithilfe des Drucks der Umgebungsluft wird es anschließend verdichtet. Ein interessantes Beispiel ist Käse, bei dem die Molke unter Vakuum herausgepresst wird.

Verbundwerkstoffe werden hergestellt, indem robuste Fasern in einem Harz zu einer fest gebundenen Matte verarbeitet werden. Wie bei allen Klebeverfahren ist das Endprodukt am stärksten, wenn es während des Prozesses fest eingespannt ist und Luftblasen somit entfernt werden. Beim Vakuumlaminieren wird das Teil in einen Beutel gelegt, der anschließend evakuiert wird. Dadurch werden die Gase aus dem Verbundmaterial herausgesaugt. Durch den Druck der Umgebungsluft wird es schließlich während des Aushärtens festgeklemmt.

Manchmal muss Kohlefaser als Prepreg oder in einer Beutelanwendung unter Vakuum gepresst werden. Durch Vakuumpressen wird das Faser-Harz-Verhältnis im Verbundteil optimiert und es wird verhindert, dass Luft in Schichten eingeschlossen wird oder das Teil verrutscht.

Im Gegensatz zum Spritzgussverfahren ist das Design bei der Vakuumumformung flexibler anpassbar. Auch die Geschwindigkeit des Prozesses ist schneller und die Werkzeugkosten sind niedriger. Eine breite Palette von Prototypen kann schneller und präziser hergestellt werden. Ein weiterer Pluspunkt ist die Homogenität der Oberfläche des Produkts. Darüber hinaus schützt Vakuum die Produkte im Dieselprozess und verhindert so die Selbstentzündung von Kunststoffen oder Gummis unter hohem Druck und Sauerstoff.

Beim Vakuumpressen wird das Teil, das gepresst werden soll, von einem Beutel umschlossen, der durch den Atmosphärendruck komprimiert wird. Dieser Prozess wird beispielsweise zum Pressen mehrerer Schichten verschiedener Materialien verwendet. So können fest fixierte und zugleich leichte Teile hergestellt werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil des Vakuumpressens ist die Flexibilität durch die Anpassungsfähigkeit des Vakuumbeutels an die Form des Werkstücks.

Vakuumlaminieren kann in komplexeren Formen mit Hinterschneidungen erfolgen. Zudem ist das Verfahren geeignet für große Teile in einer nicht-seriellen Produktion. Vakuumlaminieren ist anpassungsfähiger, nachhaltiger, kostengünstiger und zeitsparender als mechanische Laminierverfahren.

Die Wahl der idealen Vakuumpumpe hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Drehschieber-Vakuumpumpen, Klauen-Vakuumpumpen und Schrauben-Vakuumpumpen sind die gängigsten Pumpen für das Formen, Pressen und Laminieren unter Vakuum.

R5 Drehschieber-Vakuumpumpen haben sich seit vielen Jahren in Formanwendungen bewährt. Die energieeffiziente MINK Klauen-Vakuumpumpe wird zum Pressen eingesetzt, beispielsweise bei der Möbelherstellung. Wenn ein tiefereres Vakuum erforderlich ist, sind R5 Drehschieber-Vakuumpumpen die erste Wahl. COBRA Schrauben-Vakuumpumpen sind die bevorzugten Vakuumerzeuger für Laminieranwendungen bei der Herstellung von Solarmodulen, Flachbildschirmen und Smartphone-Displays. Sie können austretende Gase und Dämpfe störungsfrei abführen.

Vakuumtechnologie von Busch wird beim Formen eingesetzt, beispielsweise zum Evakuieren von Gussformen bei der Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen. Unsere Lösungen spielen auch beim Tiefziehen in der Verpackungsherstellung eine Rolle. Im Bereich der Pressanwendungen wird
Vakuumtechnologie von Busch beispielsweise zur Befestigung von synthetischen Furnieren auf Möbeloberflächen eingesetzt und ist für die vakuumunterstützte Harzinjektion (VRTM - Vacuum-Assisted Resin Transfer Molding) von großer Bedeutung. Busch Vakuumpumpen kommen auch in Laminieranwendungen zum Einsatz. Beispielsweise bei der Herstellung von Flachbildschirmen, Solarpanels und Handybildschirmen.

Die Chargenzeit und das Volumen der Form sind wichtige Faktoren beim Kauf eines Systems zum Vakuumformen, -pressen oder -laminieren. Sehr wichtig sind auch die Menge und die Eigenschaften der Materialien, beispielsweise gefährliche Lösemittel oder Luft, und der erforderliche Druck im System. Beim Kauf eines Systems zum Vakuumformen, -pressen, oder -laminieren gibt es jedoch keine Universallösung. Bei der Entwicklung der besten Lösung für Ihre Anforderungen können auch allgemeinere Gesichtspunkte berücksichtigt werden:

Sicherheit
Das beste Vakuumsystem ist das, um das Sie sich keine Gedanken machen müssen. Es sollte die geforderte Leistung erbringen und dabei reibungslos und zuverlässig laufen. Dies wird durch eine Kombination der richtigen Technologie in einer geeigneten Skid-Integration sowie die erforderlichen Schutz- und Sicherheitssensoren erreicht. Die richtigen Betriebsverfahren, einschließlich Aufwärm- und Abschaltzyklen, sind ebenfalls wichtige Faktoren für einen reibungslosen Betrieb.

Sicherheit
Eine Anlage zum Vakuumformen, Vakuumpressen oder Vakuumlaminieren darf niemals eine Gefahr für das Personal darstellen. Dies ist besonders wichtig, wenn explosive, entflammbare und toxische Verbindungen eingesetzt werden. In diesem Fall muss die Vakuumeinheit die lokalen Explosionsbestimmungen wie ATEX, IECEX, Ex-Proof oder KOSHA erfüllen. Eine ausreichende Leckdichtigkeit ist ebenfalls äußerst wichtig, um eine Leckage von giftigen Verbindungen zu verhindern. Hierfür werden spezifische Optionen wie doppelte Gleitringdichtungen und Sperrgase empfohlen.

Betriebskosten
Das Augenmerk ausschließlich auf den Anschaffungspreis zu richten ist in der Regel nicht die beste Methode, die Betriebskosten eines Vakuumsystems zu optimieren. Es müssen noch einige weitere Parameter berücksichtigt werden: vor allem die Auswahl der richtigen Technologie und die Anpassung des Systemdesigns. Relevante Punkte, die betrachtet werden müssen, sind der Verbrauch von Kühlwasser, Betriebsflüssigkeit, Spülflüssigkeit oder anderen Betriebsmitteln. Häufigkeit und Kosten der Wartung sind ebenfalls zu berücksichtigen. Schließlich ist es wichtig, das Vakuumsystem ganzheitlich zu betrachten. So können beispielsweise zu kleine Rohre die Leistung des Systems stark beeinträchtigen.

Energieeffizienz
Der Energieverbrauch einer Anlage zum Vakuumformen, Vakuumpressen oder Vakuumlaminieren ist ein entscheidender Faktor bei der Auswahl. Je nach Betriebsdruck können verschiedene Technologien in Betracht gezogen werden. Für niedrige Drücke und hohe Volumenströme kann ein mehrstufiges Design mit Vakuum-Boostern eine kosten- und energieeffiziente Lösung sein. Darüber hinaus ist die Regulierung des Vakuumbedarfs von entscheidender Bedeutung. Heutzutage können die meisten Systeme mit einem variablen Drehzahlantrieb betrieben werden, um den Stromverbrauch bei geringem Vakuumbedarf zu senken.

Verlängerte Lebensdauer
Um die Lebensdauer eines Vakuumsystems zu verlängern, sollten mehrere Parameter berücksichtigt werden. Zum Beispiel der Einsatz der richtigen Technologie und der richtigen Pumpenkonfiguration. Eine weitere Überlegung ist der richtige Einsatz des Systems. In den meisten Fällen sind Aufwärm- und Abschaltzyklen erforderlich, um die Leistung gemäß Werksstandards aufrechtzuerhalten.

Kosteneinsparungen durch System-Upgrade
Ihr Prozess, einschließlich des Vakuumbedarfs, kann sich geändert haben. Dies führt zu den folgenden Fragen: Ist das System noch an Ihre Bedürfnisse angepasst? Läuft es noch immer so energieeffizient wie möglich? Wenn es an der Zeit ist, ein Vakuumsystem aufzurüsten oder auszutauschen, lohnt es sich, die gesamte Anlage zu betrachten. Versuchen Sie jegliches Optimierungspotenzial zu identifizieren. Moderne Technologien können Kostensenkungen ermöglichen, indem sie Betriebsmittel und Energie einsparen.

Prozessgas
Je nach Zusammensetzung des Prozessgases kann es sinnvoll sein, es zurückzugewinnen oder zu neutralisieren. Eine trockene Lösung ermöglicht beispielsweise die Rückgewinnung von nicht verunreinigtem Prozessgas am Vakuumpumpenauslass.