Mikrospritzprägen Maschinendynamik macht Mikrospritzprägen möglich

Autor / Redakteur: Steffen Jacob / Peter Königsreuther

Bei der Herstellung besonders kleiner Teile aus Kunststoff nutzen manche Anwender das Mikrospritzprägen. Es ist aufgrund einiger besonderer Aspekte aber nicht sehr verbreitet. Im Vergleich zum Spritzgießen kann es aber gewisse Vorteile ins Feld führen.

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Mit den Möglichkeiten zum Mikrospritzprägen können spannungsarme Miniatur-Optiken aufgebaut werden, wie der hier platzierte Bericht über die entsprechenden Forschungsarbeiten am KUZ Leipzig belegt.
Mit den Möglichkeiten zum Mikrospritzprägen können spannungsarme Miniatur-Optiken aufgebaut werden, wie der hier platzierte Bericht über die entsprechenden Forschungsarbeiten am KUZ Leipzig belegt.
(Bild: Jakob)

Die etablierte Mikrospritzgießtechnik bietet heute zwar die Möglichkeit der Kontrolle über die Formfüllung einer Mikrokavität mit geringen Schussvolumina, jedoch führt das Spritzprägen von Mikroformteilen fast ein Schattendasein: Das sehr enge Zeitfenster, das zur Druckbeaufschlagung der Kunststoffschmelze vor deren Erstarrung offen steht, sowie die Forderung nach einer sehr exakten und sensiblen Regelung des relativ kleinen Prägehubs in einem sehr dynamischen Prozessablauf, begründen diesen Umstand.

Absolut flächiges Nachdruckverhalten

Mikrospritzgießen stellt eines der wichtigsten Verfahren zur Herstellung von mikrostrukturierten Bauteilen und singulären Mikroteilen aus Polymeren dar. Jedoch gibt es Nachteile: vor allem durch Werkzeuginnendruck-Unterschiede, die zu Einfallstellen, Bauteilverzug, Anisotropien oder auch zur Schädigung von zu umspritzenden Einlegeteilen führen. Um dieses Problem zu umgehen, setzt man in der klassischen Spritzgießfertigung das Spritzprägen zusätzlich ein. Dabei wird beim Spritzgießen bei partiell geöffnetem Werkzeug ein definierte Preform in der Kavität generiert, der anschließend mit einem Kompressionsformprozess zum fertigen Bauteil ausgeformt wird.

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Der Hauptvorteil beim Spritzprägen ist das flächige Nachdruckverhalten beim Verpressen der Kunststoffschmelze im Werkzeug. Der wesentlich gleichmäßigere Werkzeuginnendruck kann die Schwindung der Schmelze lokal gleichmäßiger kompensieren. Der dazu nötige Forminnendruck ist geringer und das frühzeitigere Füllen der Kavität reduziert Schließkraft und Zykluszeit. Zusätzlich können der geringere Füll- und Nachdruck innere Spannungen und Orientierungen bei optischen oder verstärkten Bauteilen mindern, was die Langzeitmaßtoleranz verbessert sowie die Verzugsneigung senkt. Kleinste Oberflächenstrukturen können über den Bauteilquerschnitt homogener abgebildet werden.

Für Kunststoffmikrooptiken hoher Abbildungsgüte, wie etwa anspruchsvolle Applikationen in der Mess- und Medizintechnik, sind Bauteilspannungen oft schwer zu beherrschen. Innere Spannungen und Molekülorientierungen in spritzgegossenen Kunststoffoptiken verursachen Doppelbrechungseffekte, die zu störenden Polarisations- und damit zu Transmissionseffekten führen, die nicht immer auf Deformationen der Formteile beruhen.

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