Kunststoffbauteile mit Cool-Touch-Effekt in einem Prozessschritt herstellen

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Xometry Europe GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der Rheinisch-Westf. TH Aachen

IBF Institut für Bildsame Formgebung RWTH Aachen

Bislang ist bei dieser Verfahrenskombination die Abbildung dreidimensionaler Bauteiloberflächen begrenzt. Außerdem gibt es über diesen Prozess nur wenig Fachliteratur, daher ist eine Anwendung mit hohem Entwicklungsaufwand und vielen Versuchsreihen verbunden.

Zurzeit ist es nicht möglich, diesen Prozess mit Hilfe bestehender Simulationsprogramme am Computer abzubilden. Zwar können die Einzelprozesse Metallumformung und Kunststoffspritzgießen berechnet werden, doch existiert keine rechnerische Kopplung der jeweiligen Prozesse mit ihren spezifischen Einflüssen.

Forschungsprojekt untersucht Kombination von Kunststoffspritzgießen und Metallumformung

In einem aktuell laufenden Forschungsprojekt untersuchen das Institut für Bildsame Formgebung (IBF) der RWTH Aachen und das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen gemeinsam die Kombination aus Metallumformung und Kunststoffspritzgießen. Ziel der praktischen Untersuchung ist das Verbessern der Umformergebnisse.

Die Erkenntnisse aus den Versuchen fließen zudem in die Entwicklung einer Prozesssimulation ein. Dadurch lassen sich Qualität und Reproduzierbarkeit steigern.

Kunststoff-Hinterspritzen von Metall muss kosteneffizient sein

Um das Hinterspritzen kosteneffizient gestalten zu können, ist eine ausreichende Haftung zwischen Metalldekor und Kunststoffträger erforderlich. Für eine hohe Haftfestigkeit wird in der Regel zuvor ein sogenannter Haftvermittler (Primer) als Lackierung oder Folie auf die Hinterseite des Metalldekors aufgebracht.

Temperaturen über 120 °C aktivieren die meisten Primer, sodass sich eine ausreichende Primerhaftwirkung erreichen lässt. Das wird durch eine hohe Werkzeugtemperatur realisiert. Eine gezielte Abstimmung des eingesetzten Haftvermittlers und des thermoplastischen Trägerwerkstoffs sind unausweichlich.

Unterschiedliche Wärmeausdehnung von Metall und Kunststoff kann Gesamtbauteil verziehen

Bei einem Verbundbauteil aus Metall und Kunststoff ist bei der Herstellung der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient der beiden Werkstoffe zu beachten. Er führt bei Temperaturänderung zu einer werkstoffspezifisch unterschiedlichen Längenausdehnung in den jeweiligen Bauteilbereichen, sodass es zum Verzug des Gesamtbauteils kommt (Bimetalleffekt).

Ein ähnlicher Wärmeausdehnungskoeffizient zweier Werkstoffe verhindert dagegen einen Verzug. Deshalb ist für die Auslegung von Verbundbauteilen die Verwendung gefüllter, amorpher Thermoplaste mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu empfehlen.

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