Kunststoff-Metall-Verbundtechnik auf der Überholspur

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Allerdings bedarf es bei diesem Verfahren auch grundlegender Überlegungen, wie Oliver Giesen von der Arburg GmbH & Co KG, Loßburg, betont. „Beim Umspritzen insbesondere von Kleinteilen unterscheiden wir zwei elementar unterschiedliche Fertigungsverfahren. Das eine besteht aus dem Umspritzen von Einlegern, die als Einzelteil vorliegen und dem Spritzgießwerkzeug entweder manuell, mittels Robottechnik oder in Kassetten zugeführt werden. Das andere betrifft das Umspritzen von Einlegern, die als Stanzstreifen in einer Haspel aufgerollt sind und von dort dem Werkzeug zugeführt werden. Daraus ergeben sich verschiedene Kriterien zur Konzeptauswahl, wie beispielsweise die Geometrie des Einlegers, wie sein Lieferzustand ist – Stanzstreifen, Kassette oder Schüttgut – oder welche vor- und nachgeschalteten Arbeitsgänge an ihm vorgenommen werden müssen.“

Dazu gehört beispielsweise, wie man einen mediendichten Verbund zwischen Kunststoff und Metall erzielen kann. Dies ist dann von großer Bedeutung, wenn Kriechströme oder Korrosion unbedingt zu vermeiden sind. Denn zwischen Kunststoff und Metall besteht eine chemische Ungleichheit, die eine direkte, stoffschlüssige Verbindung zwischen beiden Werkstoffen unmöglich macht. Hier muss daher der Umweg über Haftvermittler gewählt werden.

Verbindungen für hohe mechanische Anforderungen

„Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass sich manche Haftvermittler sogar stanztechnisch umformen lassen“, erläutert Marius Fedler vom Kunststoff-Institut Lüdenscheid. „Dies hat den Vorteil, dass sie sich kostengünstig auf die metallische Rohware aufbringen lassen. Weitere Möglichkeiten bieten Imprägniertechniken, das Vergießen oder die Umspritzmassen selbst, indem beispielsweise die Verarbeitungsschwindung von bestimmten Kunststoffen zu absolut dichten Verbünden führt“, so Fedler.

Beim Hinterspritzen von Metall und Kunststoff lässt sich der formschlüssige Verbund dadurch erreichen, dass ebenfalls durch Löcher im Metall gespritzt oder ein umlaufender Kantenschutz erzeugt wird. Problematisch wird es, wenn es sich um eine Sichtfläche handelt, beispielsweise um eine Zierleiste am Fahrzeug. Dazu Marius Fedler: „Unsere Untersuchungen führten zur Entwicklung von Haftvermittlern, die auf dem Halbzeug aufgetragen werden können. Sie lassen sich auf allen gängigen metallischen Werkstoffen mit dem so genannten Coil-Coating-Verfahren großserientechnisch applizieren. Die durch den anschließenden Hinterspritzprozess hergestellten Verbindungen zwischen Kunststoff und Metall halten hohen mechanischen Anforderungen stand.“

Sowohl für das Umspritzen wie auch das Hinterspritzen sind herkömmliche Spritzgießwerkzeuge geeignet, die zudem bedeutend längere Standzeiten als solche für Aluminium- oder Magnesium-Druckguss bieten. „Ein Hybridspritzwerkzeug hält genauso lang wie ein normales“, betont Dipl.-Ing Martin Klocke von der Lanxess Deutschland GmbH, „wenn für eine sichere und formschlüssige Fixierung der Bleche gesorgt ist. Dies gewährleisten Zentrierstifte, Klemmbacken oder Schieber. Die Standzeiten sind mit bis zu einer Million Schuss deutlich länger als die von Aluminium- oder Magnesium-Druckgusswerkzeugen: Diese müssen nach etwa 300 000 Schuss erneuert oder überarbeitet werden. Zudem verschlechtert sich mit steigender Stückzahl die Teileoberfläche beispielsweise durch Ausbrenner. Beim Hybridspritzguss dagegen bleibt die Oberflächenqualität annähernd gleich.“

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