Metall wie Kunststoff? BOLE erklärt, wie Thixomolding die Spielregeln ändert

Interview mit Robert Duracinský, Automotive Director Europe, BOLE Europe Technology:

Was genau ist Thixomolding-Technologie und warum erregt sie heute so viel Aufmerksamkeit?

Thixomolding ist ein fortschrittliches Verfahren zur Verarbeitung von Magnesiumlegierungen im halbfesten Zustand. Es lässt sich als Hybridtechnologie beschreiben, die Elemente des Druckgusses und des Spritzgießens kombiniert. Das Material ist nicht vollständig flüssig – es weist ein thixotropes Verhalten auf, was bedeutet, dass es bei Einwirkung von Scherspannung wie eine Flüssigkeit fließt.

Dies führt zu einer höheren Stabilität und Reproduzierbarkeit des Prozesses und ermöglicht gleichzeitig eine deutlich bessere Kontrolle der Materialmikrostruktur im Vergleich zu konventionellen Gießverfahren. Infolgedessen gewinnt Thixomolding zunehmend an Bedeutung in Branchen, in denen hohe Gebrauchseigenschaften, Präzision und Gewichtsreduzierung entscheidend sind.

Wie sieht der technologische Prozess in der Praxis aus?

Der Prozess beginnt mit der Dosierung von Magnesiumlegierungs-Granulat (typischerweise bis zu einer Größe von etwa 1–1,2 mm) in den Zylinder der Plastifiziereinheit. Das Material wird anschließend in den halbfesten Zustand erhitzt und mit sehr hoher Geschwindigkeit (typischerweise über 2000 mm/s) in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt.

Ein wesentlicher Vorteil des Prozesses ist das deutlich verringerte Oxidations- und Entzündungsrisiko im Vergleich zur konventionellen Verarbeitung von geschmolzenem Metall, da das Material nie vollständig flüssig ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Schutzgase wie Schwefelhexafluorid (SF₆) oder andere schwefelhaltige Flammschutzmittel zu verwenden, was den Prozess umweltfreundlicher macht und mit den geplanten europäischen Vorschriften in Einklang bringt.

Darüber hinaus benötigt die Technologie keinen separaten Schmelzofen und wichtige Parameter – wie der Feststoffanteil (solid fraction) – können sehr präzise gesteuert werden.

Welche Materialeigenschaften unterscheiden die mit dieser Technologie hergestellten Komponenten?

Ein Schlüsselfaktor ist die resultierende Mikrostruktur. Im Gegensatz zu klassischen dendritischen Strukturen entsteht beim Thixomolding eine feinkörnige, globulare und homogenere Mikrostruktur.

Dies führt zu verbesserten mechanischen Eigenschaften wie höherer Festigkeit, besserer Duktilität und erhöhter Ermüdungsbeständigkeit. Gleichzeitig werden Porosität und das Auftreten innerer Defekte deutlich reduziert.

Durch die Anpassung der chemischen Zusammensetzung der Legierung ist es zudem möglich, die Materialeigenschaften präzise an spezifische Anwendungsanforderungen anzupassen, was ein hohes Maß an konstruktiver Flexibilität bietet.

Wo werden Produkte aus dem Thixomolding-Verfahren in der Praxis eingesetzt?

Das größte Potenzial hat die Technologie in Branchen, in denen niedriges Gewicht und hohe mechanische Eigenschaften entscheidend sind, wie beispielsweise in der Automobilindustrie, Elektronik und Luftfahrt.

Drohnengehäuse

Thixomolding ermöglicht die Herstellung dünnwandiger, hochpräziser Komponenten mit Near-Net-Shape-Geometrie, wodurch die Notwendigkeit einer nachfolgenden spanenden Bearbeitung erheblich reduziert wird. Die gute Wärmeleitfähigkeit prädestiniert diese Komponenten zudem für den Einsatz in Elektronikgehäusen und Anwendungen des Thermomanagements.

Welche Rolle spielt BOLE bei der Entwicklung dieser Technologie?

BOLE ist nicht der Erfinder der Thixomolding-Technologie, spielt jedoch eine bedeutende Rolle bei deren industrieller Einführung. Das Unternehmen liefert fortschrittliche Maschinenplattformen, die sowohl in Forschung und Entwicklung als auch in der Serienfertigung eingesetzt werden.

Diese Lösungen ermöglichen den Übergang von Laborexperimenten zu stabilen und reproduzierbaren Produktionsprozessen. Die Phase der Skalierung (Scale-up) ist in der Regel am komplexesten und kostspieligsten, weshalb der Einsatz präziser und zuverlässiger technologischer Systeme entscheidend ist.

Was sind die größten Herausforderungen bei der Implementierung von Thixomolding?

Die größten Herausforderungen sind die Investitionskosten und die Komplexität des Prozesses. Die Technologie erfordert eine präzise Steuerung wichtiger Parameter wie Temperatur, Scherrate und Verweilzeit des Materials in der Plastifiziereinheit.

Darüber hinaus sind nicht alle Magnesiumlegierungen für die Verarbeitung im halbfesten Zustand geeignet, was die Materialauswahl einschränkt.

Unternehmen, die diese Technologie erfolgreich implementieren, können sich jedoch einen erheblichen Wettbewerbsvorteil verschaffen – sowohl in Bezug auf die Produktqualität als auch auf die Produktionseffizienz – insbesondere in Anwendungen, bei denen niedriges Gewicht und hohe Leistung entscheidend sind.

Wird auf der Plastpol eine Thixomolding-Maschine präsentiert?

Ja, während der Plastpol werden wir unsere Maschine präsentieren, die mit Thixomolding-Technologie arbeitet – es handelt sich um deren offizielle Premiere auf einer europäischen Industriemesse. Es wird die erste Gelegenheit sein, ein voll funktionsfähiges System dieser Art in Europa zu sehen.

Für uns ist dies nicht nur eine Präsentation der Technologie, sondern vor allem die Demonstration realer Produktionsmöglichkeiten – von der Prozessstabilität und präzisen Parametersteuerung bis hin zur Qualität der Endteile. Wir möchten zeigen, dass Thixomolding kein Laborkonzept mehr ist, sondern eine ausgereifte Technologie, die bereit für den industriellen Einsatz ist.

Wir laden die Besucher ein, die Maschine live zu begutachten, mit unseren Experten zu diskutieren und sich mit konkreten Anwendungen vertraut zu machen – es ist eine einzigartige Gelegenheit, die Zukunft leichter und hochleistungsfähiger Komponenten in der Praxis zu sehen.

Ist das alles, was Sie auf der Plastpol präsentieren?

Gerne möchten wir die Aufmerksamkeit der Besucher auch auf eine weitere sehr innovative Technologie lenken, die wir an unserem Stand präsentieren werden. CIML (Continuous Fiber Injection Molding) ist eine moderne Lösung, die die Herstellung leichterer und festerer Kunststoffteile ohne Erhöhung der Materialkosten ermöglicht.

Beim CIML-Verfahren wird Endlosfaser direkt in den Doppelschneckenextruder zugeführt und kurz vor dem Einspritzvorgang mit dem Polymer kombiniert. Dadurch wird der Materialabbau und das Brechen der Fasern minimiert, was es ermöglicht, eine größere effektive Faserlänge im fertigen Teil zu erreichen.

Die Faserlänge ist ein Schlüsselfaktor für die mechanischen Eigenschaften. Bei Längen von 6 – 10 mm kommt es zu einer deutlichen Erhöhung der Zähigkeit, Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit. CIML ermöglicht das Erreichen von ca. 8 mm, was konkrete Vorteile mit sich bringt, wie z. B. Gewichtsreduzierung, Verringerung der Wandstärken und teilweisen Ersatz von Metallteilen.

Ein wichtiges Element des Prozesses ist die Verwendung einer Kolbenspritzeinheit, die die Faserbeschädigung weiter begrenzt und die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften verbessert.

CIML bietet zudem eine hohe Materialflexibilität – es ermöglicht die Wahl des Fasertyps, dessen Anteils und der Polymermatrix gemäß den Anwendungsanforderungen, was insbesondere bei OEM-Projekten einen bedeutenden Vorteil darstellt.

Die Technologie reduziert zudem die Kosten durch den Wegfall von Schritten wie Compoundierung, Granulierung und der mit fertigem LFT-Regranulat verbundenen Logistik.

Gleichzeitig erfordert die Implementierung von CIML eine präzise Steuerung der wichtigsten Prozessparameter, wie eine stabile Faserdosierung, die korrekte Konfiguration des Extruders, Temperaturführung und ein optimiertes Werkzeugdesign.

Die größten Vorteile bietet CIML in der Mittel- bis Großserienfertigung, insbesondere in konstruktiven Anwendungen, bei denen hohe Festigkeit und Gewichtsreduzierung entscheidend sind.

Wir laden Sie herzlich ein, den Stand von BOLE zu besuchen.