Feste Verbindung

Getrenntes Spritzgießen und Fügen bei Blech-Kunststoff-Teilen wird durch das Kragenfügen attraktiver. Zur Fertigung von Verbundteilen aus Kunststoff und Metallblechen bietet sich das Spritzgießen an:...

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Getrenntes Spritzgießen und Fügen bei Blech-Kunststoff-Teilen wird durch das Kragenfügen attraktiverZur Fertigung von Verbundteilen aus Kunststoff und Metallblechen bietet sich das Spritzgießen an: Das Blech wird in die Form gelegt und mit Kunststoff umspritzt (Overmoulding). Auf diese Weise kann rationell gefertigt werden. Jedoch ist die Form teuer und der Konstrukteur in der Bauteilgestaltung eingeschränkt. Daher empfehlen die Anwendungsforscher von BASF, die beiden Prozesse voneinander zu trennen. Davon versprechen sie sich eine kostengünstigere Fertigung und erhöhte Gestaltungsfreiheit. Um das zu erreichen, hat man bei BASF ein Fügeverfahren entwickelt, bei dem aus dem Blech hervorstehende Kragen in das spritzgegossene Kunststoffteil gedrückt werden, so dass ein fester Verbund entsteht. Dieses als Kragenfügen bezeichnete Verfahren hat den Vorteil, dass im Vergleich zum Heißnieten die Vorbereitung des Spritzgießteils entfällt. So müssen aus dem Teil keine Stifte ragen, die durch ein gebohrtes Blech gesteckt und zum Beispiel mittels Hitze oder Ultraschall zu Nietköpfen geformt werden. Das ist oft problematisch, weil die Abstände der Stifte am Spritzgießteil und der Löcher im Blech genau übereinstimmen müssen. Sonst passen beide Komponenten nicht zusammen, was immer wieder bei großen Verbundteilen zu Schwierigkeiten führt. Für das Kragenfügen wird ein Blech mit Löchern versehen. An den Lochrändern werden die Kragen gezogen. Dabei entsteht ein Hinterschnitt, der für die nötige Festigkeit der Verbindung sorgt. Die Kragen werden in das Spritzgießteil gedrückt. Auf diese Weise erhält man ein Verbundteil, bei dem der Kunststoff das Blech genau dort verstärkt, wo es erforderlich ist. Wo man keine Verstärkung benötigt, kann im Gegensatz zum Umspritzen auf Kunststoff verzichtet werden. Dadurch ist es möglich, bei gleicher mechanischer Belastbarkeit des Verbundteils dessen Abmessungen und Gewicht zu reduzieren. Oder bei gleichen Maßen und Gewicht wird die Belastbarkeit des Verbundteils erhöht.Im Vergleich zu umspritzten Verbundteilen hat der Konstrukteur mehr Gestaltungsfreiheit, weil das Standard-Spritzgießen zwei Entformungsrichtungen, das Umspritzen aber nur eine ermöglicht. Außerdem ist die Spritzgießform einfacher aufgebaut und kann somit kostengünstiger gefertigt werden. Darüber hinaus ruft die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Kunststoff und Blech - anders als beim Umspritzen - keinen Verzug des Verbundteils während der Fertigung hervor.Wesentlich für die Belastbarkeit der Blech-Kunststoff-Verbindung ist die Anzahl der Kragen, die auf einer bestimmten Fläche platziert werden. Jeder Kragen hält auf Zug einer Kraft bis zu 600 N stand. Bei Scherung darf sie maximal 1700 N betragen. Beide Werte hat man bei 5 mm Kragendurchmesser ermittelt. Grundsätzlich ergaben sich höhere Festigkeitswerte als bei Verbindungen, die im Heißnietverfahren entstanden sind. Bezüglich der Wanddicke des Spritzgießteils reichen etwa 2 mm aus, ohne dass der Blechkragen den Kunststoff durchdringt.Das Blech kann eine Dicke von 0,5 bis 1 mm haben. Mit solchen Blechen wird laut den BASF-Forschern typischerweise im Automobilbau gearbeitet, ohne dass sie jedoch die Anwendungen des Kragenfügens auf diesen Bereich eingeschränkt sehen wollen. Jedoch wurden bei BASF bestimmte Automobilteile für das Kragenfügen schon in Betracht gezogen: zum Beispiel das Frontend, das vorne am Fahrzeug die beiden Längsträger miteinander verbindet.