HyboFOAM® Schaumstoff-Thermoformung
HyboFOAM® ist zwischen 190 °C und 210 °C plastisch verformbar. Der Erwärmungsprozess kann im Ofen oder mit Infrarotheizgeräten erfolgen. Die Haltezeit richtet sich nach der Dicke der Schaumstoffplatte (ca. 1 Minute pro mm).
Aufgrund der geringen spezifischen Wärmekapazität des Schaumstoffs und der durch die zahlreichen eingeschnittenen Zellen deutlich vergrößerten Oberfläche kann die Temperatur der Schaumstoffoberfläche schnell absinken. Daher sollte die Einwirkzeit zwischen Entnahme aus dem Ofen und Formgebung minimiert werden. Die HyboFOAM®-Platten müssen geschützt werden, um einen zu starken Temperaturabfall zu verhindern und die für das Thermoformen erforderliche Temperatur zu gewährleisten. Als Schutzmaterialien eignen sich beispielsweise Baumwollgewebe, atmungsaktiver Filz, Glasfasergewebe oder Silikonkautschukgewebe.
Bei der Herstellung von Kernmaterialien ist es ratsam, Krümmungsverformungen vorwiegend eindimensional oder nur geringfügig zweidimensional vorzunehmen. Beispielsweise sollte ein Radom aufgrund seiner nicht dehnbaren Krümmung in 6–8 identische, keilförmige Abschnitte unterteilt werden. Nach dem Thermoformen der einzelnen Abschnitte können diese zu einem vollständigen Radomkern verbunden werden.
Die Anforderungen an die Hitzebeständigkeit von Formen für das Thermoformen sind nicht sehr hoch. Daher genügen Formen aus Holz, Polyester, Epoxidharz oder Glasfaser. Sobald die Formteile auf unter 100 °C abgekühlt sind, können sie aus der Form entnommen werden.
Zu den Thermoformverfahren mit Schaumstoff zählen im Wesentlichen das Formpressen, das Vakuumpressen und das „Kaltumformverfahren mit Wärmebehandlung“. Bei den ersten beiden Verfahren muss der Schaumstoff vor dem Formen erwärmt werden, während beim letztgenannten Verfahren der Schaumstoff zuerst geformt und anschließend zum Aushärten erhitzt wird.
Formpressen
Beim Formpressen muss die Schaumstoffplatte nach dem Thermoformen mechanisch auf die gewünschten Abmessungen nachbearbeitet werden, was die präzise Positionierung erschwert. Im Vergleich zu Kaltverformung und Wärmebehandlung ermöglicht das Formpressen größere Verformungen. Je nach verwendetem Werkzeug kann es mit zweiseitigen Hartformen, einseitigen Formen oder einer Kombination aus einer Hartform und einer Weichform realisiert werden.
1. Zweiseitige Hartform:
Diese Formkonstruktion ermöglicht die präzise Steuerung der Dicke der Schaumstoffplatte während des Formgebungsprozesses. Die resultierende Platte kann entweder eine entfaltbare oder eine nicht entfaltbare gekrümmte Oberfläche aufweisen. Der Nachteil besteht darin, dass sowohl eine Positiv- als auch eine Negativform benötigt werden.
2. Einseitig geformte Hartform:
Die einseitige Form, die typischerweise für dickere Schaumstoffplatten oder größere Verformungen verwendet wird, ermöglicht das Thermoformen mit einer Presse. Die Dickenänderung der Schaumstoffplatte in Richtung ihrer Richtung ist jedoch während des Formprozesses schwer zu kontrollieren. Wie in Abbildung 3.28 dargestellt, führt die resultierende Verformung zu einer nicht entfaltbaren, sphärischen Oberfläche mit Verformung in beide Richtungen. Ähnlich wie beim einseitigen Formpressverfahren erfolgt die Verformung in diesem Fall üblicherweise nur in eine Richtung, wodurch die Platte eine entfaltbare, gekrümmte Oberfläche beibehält, wie in Abbildung 3.29 dargestellt.
Vakuumunterstütztes Thermoformen
Das vakuumunterstützte Thermoformverfahren verwendet ebenfalls eine Konstruktion mit einer harten und einer weichen Form. Im Vergleich zum oben beschriebenen einseitigen Formpressverfahren nutzt diese Methode jedoch Vakuumansaugung, um nicht entfaltbare, gekrümmte Oberflächen zu thermoformen (siehe Abbildung 3.30). Nach dem Thermoformen muss die Schaumstoffplatte mechanisch nachbearbeitet werden, um die gewünschten Abmessungen zu erreichen. Aufgrund der Einschränkungen der Vakuumansaugung ist die Verformung in diesem Verfahren im Vergleich zum einseitigen Formpressen relativ gering.
Kaltverformung und Wärmebehandlung
Bei diesem Verfahren wird die Schaumstoffplatte zunächst auf die exakten Abmessungen der gekrümmten Oberfläche zugeschnitten. Anschließend wird der Schaumstoff vakuumfixiert auf die Form gepresst und im Ofen auf die erforderliche Temperatur für die Thermoformung erhitzt. Diese Temperatur wird eine Stunde lang gehalten, bevor der Schaumstoff allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der hervorragenden Kontrolle des Thermoformprozesses. Bei präziser Positionierung ist nach dem Formgebungsprozess keine Nachbearbeitung erforderlich. Allerdings ist die Kaltverformbarkeit des Schaumstoffs begrenzt und darf insbesondere bei der Herstellung nicht entfaltbarer, gekrümmter Oberflächen nicht zu groß sein.
Es ist zu beachten, dass es aufgrund der Eigenschaften des Herstellungsverfahrens in seltenen Fällen vorkommen kann, dass sich die fertige Schaumstoffplatte nach einer gewissen Lagerzeit leicht verzieht. Dies ist auf Feuchtigkeitsaufnahme und den Abbau innerer Spannungen zurückzuführen und stellt keinen Produktfehler dar. Dieser Prozess ist reversibel und beeinträchtigt die Produktqualität nicht. Die genaue Vorgehensweise zur Rückformung ist wie folgt:
Legen Sie die Schaumstoffplatte waagerecht hin und verteilen Sie Gewichte wie Stahl- oder Aluminiumplatten gleichmäßig darauf, bis sich die Platte bei Raumtemperatur elastisch verformt und flachdrückt. Achten Sie darauf, das Gewicht gleichmäßig zu verteilen und eine Konzentration an einer Stelle zu vermeiden, da dies nach dem Umformen zu Dellen auf der Oberfläche führen kann.
Legen Sie den Schaumstoff und die Gewichtslast in einen Umluftofen. Erhitzen Sie die Masse mit einer Heizrate von 1 °C pro Minute auf 200 °C und halten Sie diese Temperatur 8–10 Stunden lang (abhängig von der Dicke der Schaumstoffplatte). Sobald die Temperatur 200 °C erreicht hat, lassen Sie den Schaumstoff im Ofen auf Raumtemperatur abkühlen, bevor Sie ihn entnehmen.
