Produkt- und Prozessentwicklung: Wo Ideen Wirklichkeit werden

Die Forschungs- und Entwicklungsinitiativen von Drake konzentrieren sich auf Ultrahochleistungspolymere, und unsere Arbeit umfasst mehrere Technologiebereiche. Die wichtigste davon – und das Rückgrat unseres Unternehmens – ist die Schmelzprozesstechnik. Unser Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung optimaler Bedingungen für das Spritzgießen und Extrudieren neuer Halbzeuge aus den Materialien unseres Portfolios sowie neuer Formulierungen von Hochleistungskunststoffen. Das Ziel: die optimalen Eigenschaften jedes von uns verarbeiteten Polymers zu erhalten, damit wir nicht nur Teile zum Drucken liefern, sondern auch Materialien, die in diesen Teilen ihre volle Leistung erbringen.

Das Drake Engineering Team nutzt das Know-how der Polymerwissenschaft, die neuesten CAD/CAM-Pakete, Simulationssoftware, fortgeschrittene Automatisierungs- und Steuerungssysteme, mechanische Konstruktionskompetenz und jahrelange Erfahrung in der Verarbeitung von Ultra-Hochleistungskunststoffen, um Maschinen und Werkzeuge zu entwerfen, zu entwickeln und zu konstruieren, die für diese Materialien einzigartig sind. Dieser spezialisierte Ansatz führt zu Verfahren, die Materialien mit optimalen Eigenschaften und unübertroffener Qualität produzieren. Darüber hinaus wird eine Prozessmethodik für die Extrusion neuer Halbzeugen entwickelt, die den Anwendungsbereich von Ultrahochleistungskunststoffen erweitern. Zu den Ergebnissen gehören das einzigartige Seamless Tube® (nahtloses Rohr) von Drake, und die weltweit größten kommerziell erhältlichen Durchmesser von extrudierten Stäben und Plattenstärken.

Das Drake Plastics Engineering Team arbeitet auch mit Kunden zusammen, um deren eigene Polymerformulierungen zu Halbzeugen für ihre eigenen Anwendungen zu entwickeln. Dies umfasst oft mehrere Fähigkeiten, die Drake vor Ort hat. Schlüsselfertige Projekte können die Umwandlung mehrerer Polymerformulierungen, die Validierung der Leistung der Materialien in unserem thermomechanischen Testlabor und die Herstellung von Prototypteilen in unserer CNC-Präzisionsbearbeitung zur Bewertung durch den Kunden umfassen.

Unsere Arbeit mit Kunden umfasst auch die Anwendungsentwicklung. Wir können auf mehr als zwei Jahrzehnte Erfahrung zurückblicken, wenn es darum geht, das Design ihrer Teile zu optimieren, das optimale Polymer und die optimale Type für die unter den Endverwendungsbedingungen geforderte Leistung auszuwählen und die richtige Produktionsmethode für jedes Teil zu wählen.

In allen Fällen messen wir den Erfolg an der Herstellung von Produkten, die das volle Potenzial der Eigenschaften jedes Polymers auf höchstmöglichem Qualitätsniveau und mit gleichbleibender Qualität bieten.

DSC (Differential Scanning Calorimetry) analysis conducted in Drake’s testing lab characterizes thermal properties of high-performance polymers.

Extrusion: Eine bahnbrechende Technologie, getrieben von Kundenanforderungen

Durchbrüche in der Technologie und in der Konstruktion von Anlagen für die Extrusion von Ultra-Hochleistungsthermoplasten kennzeichnen die Geschichte von Drake. Auch der Erfindungsreichtum tut dies. Die treibende Kraft dahinter: Jedes Produkt von Drake Shapes ist aus den Bedürfnissen und Herausforderungen der Kunden entstanden.

In mehr als zwei Jahrzehnten hat Drake die weltweit größten Stabdurchmesser und Plattenstärken aus Torlon PAI, PEEK und Ryton PPS entwickelt. Seit dem ersten Tag haben unsere kontinuierlichen Investitionen in die Entwicklung – die alle auf Kundenwünschen basieren – dazu geführt, dass Drake’s die größte Auswahl an Typen und effizienten Halbzeugen, Größen und Konfigurationen für alle unsere Ultrahochleistungskunststoffe anbietet.

Unser Technologieteam entwickelt gemeinsam mit den Kunden einzigartige extrudierte Produkte, die das Problemlösungspotenzial dieser Hochleistungspolymere auf völlig neue Bereiche ausweiten. Drake PAI-Film und -Folien beispielsweise bieten jetzt ein einzigartig hartes, haltbares, hochtemperatur- und chemikalienbeständiges, dünnes, klebbares Substrat mit außergewöhnlichen Verschleiß- und elektrischen Eigenschaften, ohne dass die Kosten für die Herstellung dickerer Platten und das Fräsen auf die benötigten dünnen Abmessungen anfallen.

Die kontinuierlichen Investitionen von Drake in die Entwicklung stellen sicher, dass unsere Kunden Zugang zu einer breiten Palette effizienter Halbzeuge, Größen und Konfigurationen in allen unseren Ultra-Hochleistungs-Kunststoffmaterialien haben. Neben der Entwicklungsarbeit unterstützen unsere umfangreichen laufenden Investitionen in die Extrusionskapazitäten unsere jahrzehntelange Erfolgsgeschichte eines zuverlässigen und reaktionsschnellen Kundendienstes.

The world’s largest rod diameters and plate thicknesses are part of Drake’s unparalled range of ultra high-performance stock shape sizes and configurations.

Nahtloses Rohr®

Ein erfinderischer Ansatz bei der Extrusion von Rohren führte zur Entwicklung des einzigartigen Seamless Tube® (nahtloses Rihr) von Drake, das aus Torlon® PAI und UltemTM 2300 hergestellt wird. Wie der Name schon sagt, extrudiert Drake Rohre aus diesen Ultra-Hochleistungskunststoffen ohne Nähte, die auch als Schweißnähte bezeichnet werden. Schweißnähte sind anfällig für Rissbildung, Porosität und Probleme mit der Maßhaltigkeit. In der Tat kann eine Schweißnaht in PAI nur die Hälfte der Festigkeit des sie umgebenden homogenen Materials aufweisen. Die Gleichmäßigkeit des Polymers im gesamten Rohr trägt ebenfalls zu einer gleichbleibenden Leistung der fertigen Teile im Gebrauch bei. Nahtlose Rohre bieten auch erhebliche Kosteneinsparungen bei großvolumigen OD/ID-Teilanwendungen im Vergleich zur Bearbeitung des ID aus Stäben, da sie den Materialverbrauch, die Bearbeitungszeit und den Werkzeugverschleiß reduzieren.

Seamless Tube developed by Drake Plastics eliminates weld lines for uniformly high strength under internal or external pressure.

Drakes intensives Streben nach schlanken Produktionsmethoden führte auch zur Entwicklung von Seal Segments®. Diese einzigartigen extrudierten Bögen sind für jeden Durchmesser über 400 mm erhältlich. Kundenspezifische, unbegrenzte Größen sind dank des modularen Werkzeugdesigns von Drake mit sehr wirtschaftlichen Werkzeugen erhältlich.

Dichtungssegmente können auf die erforderlichen Fertigstellungstoleranzen für geteilte Dichtungen und segmentierte Dichtungen und Lager bearbeitet werden. Der daraus resultierende geringere Materialverlust senkt die Kosten um 50 % oder mehr im Vergleich zur Herstellung desselben Teils aus formgepresstem Rohr, und die Einsparungen betragen das Vierfache oder mehr im Vergleich zur Bearbeitung von Teilen aus Platten. Darüber hinaus bietet Drake Dichtungssegmente in Bögen an, die über die erforderliche Bauteillänge hinausgehen, so dass zusammenpassende Hälften oder Segmente schnell und einfach hergestellt werden können. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, formgepresste Rohre zu teilen, die Abschnitte zusammenzustecken und zu banderolieren und die gesamte Baugruppe in eine runde Form zu bringen, die für die Endbearbeitung der fertigen Teile geeignet ist.

Drake’s Seal Segments® sind in allen Typen von Torlon PAI und PEEK erhältlich. Im Gegensatz zu formgepressten Rohren werden Dichtungssegmente mit schmelzverarbeiteten Eigenschaften und Harzhersteller-Zertifizierungen nach AMS-, ASTM- und Mil-P-Normen geliefert.

Seal Segments - another Drake exclusive - are arc-shaped extrusions used to make split or segmented seals and bearings in any diameter over 16” (400mm).

Kundenspezifzierte Teilen sind eine weitere kundenorientierte Fähigkeit, die Drake anbietet. Dazu gehören Halbzeuge für großvolumige Teile in Größen, die den endgültigen Abmessungen der Teile sehr nahe kommen. Dies verbessert die Effizienz und verringert den Materialverlust bei der Bearbeitung. Drake extrudiert auch kosteneffiziente kundenspezifizierte Längen, die ideal für großvolumige Schraubmaschinenanwendungen sind. Einige Maschinen benötigen fast einen linearen Fuß (300 mm) an Einspannmaterial, was die Ausbeute bei einer Standardmeterlänge oder einer 4-Fuß-Stab (1,22 m) stark beeinträchtigt. Um diesen erheblichen Materialverlust zu verringern, bietet Drake kundenspezifische Längen von bis zu 3.0 m auf Anfrage.

Drake extrudiert auch kundenspezifische Halbzeugen für Kunden, die ihre eigenen Kunststoffrezepturen bereitstellen und ihre Produkte in extrudierten Halbzeugen oder bearbeiteten Teilen für ihre eigenen speziellen Anforderungen anbieten möchten.

All diese kundenspezifischen Dienstleistungen untermauern unser Bestreben, unsere Kunden mit Produkten, Größen und Dienstleistungen zu unterstützen, die in der Branche der extrudierten Profile nicht erhältlich sind.

Coordinate Measuring Machines (CMM) verify precision CNC-machined tolerances for components like this this electrical block as part of Drake’s rigorous quality assurance protocol.

Die Fähigkeiten und das Fachwissen von Drake im Bereich der Präzisionsbearbeitung sind voll und ganz auf die Herstellung von Teilen mit gleichbleibend hoher Qualität aus Ultra-Hochleistungskunststoffen ausgerichtet. Dazu gehören von Drake hergestellte Halbzeugen, die aus Torlon PAI, Victrex und KetaSpire PEEK, einschließlich Hochtemperatur-XT-920 PEEK, Ultem PEI, AvaSpire PAEK, Ryton R4 PPS und Drake PAI, sowie Vespel, Meldin (PI), Celazole PBI und anderen Ultrahochleistungspolymeren extrudiert werden.

Bauteile, die aus diesen Ultrahochleistungskunststoffen hergestellt werden, müssen langfristig extrem harten Anwendungsbedingungen standhalten. Um aus jedem Material die maximale Leistung herauszuholen und sicherzustellen, dass die fertigen Teile eine gleichbleibende Leistung erbringen, sind Erfahrung und Fachwissen in der Verarbeitung und Bearbeitung sowie ein erstklassiger Maschinenpark in einer kontrollierten Umgebung von großer Bedeutung. Drake bietet ein einzigartig hohes Maß an Know-how bei der Kombination von Formherstellung und Präzisionsbearbeitung. Es basiert auf jahrzehntelanger erfolgreicher Erfahrung in der Extrusion, dem Zerlegen und Analysieren von Halbzeugen und der Entwicklung von Techniken und Methoden für die CNC-Bearbeitung von Ultrahochleistungskunststoffen für Kunden in aller Welt.

Ingenieure arbeiten mit Drake routinemäßig an den zahlreichen Faktoren, die für die Herstellung optimaler bearbeiteter Komponenten erforderlich sind. Unser Fachwissen über Polymere und ihre Eigenschaften, Halbzeug- und Teileherstellung, Faserausrichtung, Toleranzen, Oberflächenbeschaffenheit sowie Temper- und Aushärtungsvorgänge trägt dazu bei, die Leistung jedes von uns bearbeiteten Teils zu maximieren.

Für viele Anwendungen sind auch Prototypen erforderlich, um die Passgenauigkeit und das Finish zu gewährleisten und oft auch, um zu überprüfen, ob die Materialien und Teilekonstruktionen unter den strengen Bedingungen der Endanwendung funktionieren. Drake investiert laufend in hochmoderne 5-Achsen-CNC-Maschinen und Drehbänke mit angetriebenen Werkzeugen, um die Qualität und Konformität der Teile zu gewährleisten und die Kapazitäten zu schaffen, die für die schnelle Bearbeitung von Prototypenteilen und die zuverlässige Lieferung von Produktionsteilen benötigt werden, unabhängig davon, wohin sie weltweit geliefert werden.

Injection-molded parts produced under Drake’s tightly controlled process conditions demonstrate consistently high quality and performance.

Die Schmelzeverarbeitung von Ultrahochleistungskunststoffen erfordert ein solides Verständnis des Verhaltens der einzelnen Polymere, um deren optimale Leistung zu erreichen. Dies gilt insbesondere für das Spritzgießen. Hohe Schmelzetemperaturen, die Geometrie des Hohlraums und die Verarbeitungsbedingungen haben einen dramatischen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften. Jedes Polymer ist zudem einzigartig, und seine Schmelzestabilität, Faserorientierung und sein Fließverhalten müssen bei den Prozessbedingungen und der Hardware berücksichtigt werden.

Zu Beginn eines jeden Spritzgießprojekts entwickeln wir ein gründliches Verständnis der Anforderungen des Kunden an das Bauteil und die vom spezifizierten Kunststoff erwartete Leistung. Anschließend setzen wir eine Kombination aus Erfahrung, Fließsimulationssoftware und FEA-Analyse ein, um eine gut konzipiertes Werkzeug für das spezifische Material, das Teiledesign und die Produktionsmengen zu erhalten. Dann konstruieren wir das Werkzeug aus Speziallegierungen für eine lange und zuverlässige Lebensdauer und sichern sie mit unserer Drake-Garantie ab, in der Regel für 10 Jahre.

Um die Zeit zu verkürzen, die für den Bau, die Wartung und die Reparatur von Spritzgussteilen benötigt wird, hat Drake in eine eigene Werkzeugbauwerkstatt in unserer technischen Abteilung investiert. Zu den firmeneigenen Möglichkeiten gehören Präzisionsschleifen und -bearbeitung sowie Erodieren zur Erzielung feiner Details und Oberflächen, wie sie für die Hohlräume von Spritzgusswerkzeugen erforderlich sind.

Drake Plastics verfügt über unübertroffenes Fachwissen in diesem Bereich und kann auf mehr als zwei Jahrzehnte bewährter Ergebnisse bei der Verarbeitung von Hochleistungspolymeren zurückblicken. Unsere Spritzgießerfahrung umfasst ein breites Spektrum an Formulierungen von Torlon® PAI, Victrex® und KetaSpire® PEEK, Hochtemperatur-XT-920 PEEK, Ryton® R4 PPS, AvaSpire® PAEK und UltemTM PEI. Dazu gehören auch spezielle Hochleistungspolymermischungen von Unternehmen wie RTP und Foster Corp. sowie kundeneigene Formulierungen.

Lean manufacturing principles at Drake often yield cost savings for customers, as is the case with this part that transitioned from machining to injection molding as volume increased.

Unsere Toyo-Spritzgießmaschinen mit einem Gewicht von 35 bis 300 Tonnen bieten ein vielseitiges Angebot an Teilen mit Präzisionstoleranzen von 0,85 bis 570 ml. Die vollelektrischen Maschinen sind mit dem eDART®-System von RJG ausgestattet, das die Bedingungen in der Kavität überwacht und steuert, um Jahr für Jahr hochgradig konsistente Spritzgussteile zu liefern, Schuss für Schuss, Lauf für Lauf. Durch die Dimensionierung von Zylindern und Schneckenprofilen, die für jedes Polymer, jede Rezeptur und jede Schussgröße geeignet sind, minimieren unsere Spritzgussspezialisten die Verweilzeit jedes Materials bei hohen Schmelzetemperaturen, um eine Zersetzung zu vermeiden und die optimalen Eigenschaften in jedem von uns gegossenen Teil zu erhalten. Unsere Maschinen sind auch so konfiguriert, dass sie nach dem Einspritzvorgang das Prägen von Teilen im Formhohlraum ermöglichen. Dank dieser Fähigkeit können wir Spritzgussteile aus Ultra-Hochleistungspolymeren mit Querschnitten von bis zu 50 mm ohne Risse oder Porosität anbieten.

Da Drake sowohl über Spritzguss- als auch über Präzisionsbearbeitungsmöglichkeiten verfügt, kann das Unternehmen Teile mit Toleranzen oder Anforderungen spritzgießen, die nicht effektiv gegossen werden können, aber durch eine Endbearbeitung nach dem Gießen erreicht werden können.

Darüber hinaus bietet Drake Spritzgussteile an, die mit präzisen Toleranzen zu Fertigteilen bearbeitet werden können. Dies ist ein kosteneffizienter Schritt für Kunden, deren Volumen an maschinell bearbeiteten Teilen auf ein Niveau ansteigt, das die Investition in kostengünstige endkonturnahe Werkzeuge, aber nicht in ein vollständig spritzgegossenes Teil erlaubt.

Die einzigartige Kompetenz von Drake beim Spritzen von Teilen ohne Verzug und mit großen Querschnitten, unsere Fähigkeit, die Faserausrichtung zu steuern, und unsere Insert-Molding-Fähigkeiten ergänzen unsere Fähigkeit, durchgängig Teile aus Ultra-Hochleistungsthermoplasten mit dem höchsten erreichbaren Qualitäts- und Leistungsniveau zu liefern.

Kundenspezifizierte Veredelung und Größenanpassung

Die primären Fähigkeiten von Drake werden durch die sekundären Operationen ergänzt, die wir auf Kundenwunsch hinzugefügt haben. Diese Dienstleistungen bieten Lösungen, wenn Produkte präzise produktionsfertige Sondergrößen, genauere Abmessungen und Toleranzen, außergewöhnlich feine Oberflächenbehandlungen oder eine Kombination dieser Fähigkeiten erfordern.

Wasserstrahlschneiden

Drake bietet arbeits- und ertragssparende Zuschnitte aus unseren Platten und Platten. Dieser Service macht Sägearbeiten überflüssig und ermöglicht es den Bearbeitern unserer Kunden, sich auf hochwertige Arbeiten zu konzentrieren. Von komplexen endkonturnahen Zuschnitten bis hin zu einfachen Halbzeugen wie Kreisen, Vierecken oder Rechtecken bieten wir Ihnen alles an. Diese Teile werden mit einem schmalen Schnittspalt (0,762 mm), hoher Positioniergenauigkeit (0,0762 mm) und CNC-Wiederholbarkeit geschnitten. Mit einem Druck von 345 MPa kann der Wasserstrahl von Drake Teile mit einer Dicke von bis zu 100 mm (4,0″) schneiden.

CNC water-jet cutting produces precision 2-D parts even in complex geometries that save Drake’s machining customers time and material.

Präzisionsläppen & Polieren

Die neue doppelseitige Läppanlage von Drake Plastics nutzt CNC-Steuerungen, um Rohlinge effizient und präzise zu läppen. Unser Betrieb ist in der Lage, präzise Läpp- und Polierarbeiten an ebenen und parallelen Werkstückoberflächen durchzuführen, die den strengen Anforderungen an Dicke und Oberflächengüte entsprechen. Die Größenkapazität für Rohlinge oder Teile umfasst Stangendurchmesser bis zu 203 mm, und Teile bis zu 158,75 mm x 158,75 mm.

Typische Teile, bei denen diese Verfahren von Vorteil sind, sind:

  • Teile, die extreme Ebenheit und Parallelität mit polierter Oberfläche erfordern
  • Einbrennsockel, Nester und Schützrohlinge für die Halbleiterindustrie aus Materialien wie Torlon 5030 und 4203 PAI, keramisch gefülltem PEEK, Vespel SP-1 und anderen
  • Ventile und Komponenten für die HPLC (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie)
  • Kompressor-Ventilplatten
Precision-lapping at Drake yields blanks with flatness and parallelism unachievable with traditional milling equipment, enabling customers to machine tighter tolerance parts in less time.

Mittelpunktloses Schleifen

Drake bietet mittelpunktloses geschliffene Stäbe an für die CNC-Bearbeitung von Schweizer Schrauben, für Spannzangen oder für Kunden, die lange, zylindrische Außendurchmesser von Teilen mit präzisen Abmessungen und Oberflächengüten schleifen müssen. Unsere Fähigkeit zum spitzenlosen Schleifen reicht von 3,2 bis 51 mm Stangendurchmesser.

Centerless ground rod helps Drake customers reduce machining time and achieve high-precision parts consistently. It also enables collet work-holding for lights-out manufacturing.