Das Potenzial des Spritzgießens reicht für adaptronische Systeme

Spritzgießen Das Potenzial des Spritzgießens reicht für adaptronische Systeme

11.10.2010Autor / Redakteur: Lutz Seffner und andere / Josef-Martin Kraus

Das Spritzgießen ermöglicht die Herstellung adaptronischer Systeme in Serie. Dazu wird die komplette Baugruppe aus aktiven und passiven Bauelementen mit Kunststoff umspritzt. Weniger Montageaufwand, mehr Robustheit und niedrigere Ausschussraten zeigen die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

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Der Funktionsnachweis von Konzepten für aktive Systeme der Adaptronik wurde in vielen Forschungslaboratorien von Unternehmen und Instituten erbracht. Bei der industriellen Umsetzung solcher Konzepte gibt es allerdings erhebliche Defizite. Die Gründe dafür sind fehlende serienfähige Montagetechniken für die Einzelteile.

Aktive und passive, mechanische und elektrische Komponenten sind oftmals mit Mikrometergenauigkeit im Kraftpfad der Struktur zu positionieren. Die Herstellung aktiver Systeme als Verbundbauteile bietet deshalb technische Vorteile bei der Systemmontage und funktionelle Vorteile im Einsatz.

Spritzgießen kann Adaptronik-Komponenten in einem Verbundbauteil integrieren

Das Kunststoff-Spritzgießen kann dabei als Serienfertigungsverfahren sehr nützlich sein. Es ermöglicht, aktive und passive Komponenten (Multilayeraktoren, Vorspannelemente, elektrische und mechanische Anschlüsse) in einem robusten Verbundbauteil zu integrieren.

Das Kunststoff-Spritzgießen zur Herstellung von aktiven Verbundbauteilen ist nur in wenigen Fällen beschrieben [1 und 2]. Dies ist dadurch begründet, dass beim Umspritzen der einzelnen Komponenten diese sehr hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt werden. Anhand zweier Prototypen wird deshalb gezeigt, unter welchen Bedingungen mechanisch empfindliche Multilayeraktoren schädigungsfrei gemeinsam mit passiven Bauteilen in einem Verbundbauteil vereint werden können.

Kritische Aspekte des Spritzgieß-Projekts sind Temperatur- und Druckeinfluss

Bei den Untersuchungen und der Fertigung der Prototypen kamen Multilayeraktoren der PI Ceramic GmbH, Lederhose (Thüringen), zur Anwendung. Folgende Aspekte wurden von den Projektteilnehmern zu Beginn der Arbeiten als kritisch und risikobehaftet eingeschätzt:

der Einfluss der Prozessbedingungen (thermische Last, Druck und Temperaturwechsel) auf die Funktionalität der zu integrierenden Einzelkomponenten,
die zulässigen Toleranzen bei der Fertigung der Einzelteile und bei der Positionierung als Einlegeteile in der Spritzgießform,
die Haftung des Kunststoffs auf der Oberfläche der einzelnen aktiven Komponenten,
die Gestaltung der elektrischen Kontakte im Bauteilinneren sowie
die Ausführung der elektrischen und mechanischen Schnittstellen.

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