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Kunststoffverarbeitung

Montagespritzgießen verbindet Metall und Thermoplast

04.03.2010 | Autor / Redakteur: Dietmar Drummer, Marc Reichart und Steve Meister / Josef-Martin Kraus

Inline-Plasmabehandlung der Fügefläche eines in das Spritzgießwerkzeug eingelegten Grundträgers. Sie erhöht die Haftfestigkeit des Kunststoff-Metall-Verbundbauteils und den Automatisierungsgrad des Gesamtprozesses. Bild: LKT
Inline-Plasmabehandlung der Fügefläche eines in das Spritzgießwerkzeug eingelegten Grundträgers. Sie erhöht die Haftfestigkeit des Kunststoff-Metall-Verbundbauteils und den Automatisierungsgrad des Gesamtprozesses. Bild: LKT

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Das Einspritzen einer Zwischenschicht aus TPE ermöglicht, eigentlich nicht stoffschlüssig zu fügende Komponenten zu verbinden. Dazu eignet sich das Montagespritzgießen, das aus Metallblechen und thermoplastischen Grundkörpern in einem Prozessschritt einen Werkstoffverbund herstellt.

Funktionsintegrierte Mehrschichtbauteile aus Kunststoff und Metall sind Stand der Technik und finden in vielfältiger Weise Anwendung. Jedoch ist ein direktes stoffschlüssiges Fügen dieser Werkstoffkomponenten – zum Beispiel durch Hinterspritzen – oft nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich.

Kunststoff und Metall haften ohne Vorbehandlung schlecht

Grund dafür ist eine fehlende oder nicht ausreichende Haftfestigkeit oder ein unterschiedlich thermisch-mechanisches Verhalten der Komponenten. Eine Fügeflächen-Vorbehandlung, die beispielsweise die Schritte Reinigen, Entfetten und Aufbringen von Haftvermittlern umfasst, kann die Verbindung verbessern und teilweise zu einer höheren Haftfestigkeit führen.

Gemeinsam mit den beiden Projektpartnern HBW Gubesch Kunststoff-Engineering GmbH, Wilhelmsdorf, und Elastogran GmbH, Lemförde, hat der Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) eine vereinfachte Möglichkeit zur Applikation eines Metallblechs auf eine thermoplastische Hartkomponente untersucht. Dieser Fügeprozess soll in einem Prozessschritt erfolgen.

TPE-Zwischenschicht verbessert Haftung von Aluminium und PC/ABS

So ermöglicht das Einspritzen einer Zwischen- oder Medienschicht aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) auf Polyurethanbasis, eine Aluminiumdeckschicht und einen Grundträger aus PC/ABS stoffschlüssig zu einem Metall-Kunststoff-Kunststoff-Verbund (MK2-Verbund) zu fügen. Die thermoplastische Polyurethan-Zwischenschicht verbessert die Haftung der Komponenten und gleicht thermisch oder mechanisch induzierte Verformungsunterschiede aus.

Weil das Hauptaugenmerk dabei auf Anwendungen im Automobil-Interieurbereich liegt, wurden anhand eines Demonstrators in Form einer Zierleiste (430 mm × 40 mm × 5,6 mm) die Möglichkeiten dieses Verfahrens aufgezeigt (Bild 1 – siehe Bildergalerie). Ziel ist die signifikante Verkürzung der Prozesskette durch integrative Kombination einzelner Prozessschritte bei gleichzeitiger funktioneller Verbesserung des Bauteils.

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