Montagespritzgießen verbindet Metall und Thermoplast

Anbieter zum Thema

GGB Heilbronn GmbH

Schubert & Salzer Data GmbH

Xometry Europe GmbH

HBW-Gubesch Kunststoff-Engineering GmbH

Neben der Bewertung der Verbundhaftung und der Beurteilung anwendungstypischer Belastungen lag ein Schwerpunkt der Arbeiten in der prozesstechnischen Umsetzung der Verbundherstellung (Bild 2).

Open-Air-Plasmatechnik verbessert Verbundhaftung zwischen TPE und Metallblech

Um die Verbundhaftung zwischen der TPE-Zwischenschicht und dem Metallblech oder einer Hartkomponente zu optimieren, wird die am LKT erforschte Open-Air-Plasmatechnik angewendet. Sie ermöglicht, unmittelbar vor dem Einspritzen der Zwischenschicht die zu fügenden Oberflächen für den Verbund zu reinigen und eine Grenzflächenaktivierung durchzuführen.

Aufgrund der in die Spritzgießanlage integrierten Plasmabehandlung lassen sich die bereitgestellten Halbzeuge direkt ohne externe Behandlung in das Werkzeug einlegen. Die Plasmadüse wird von einem Sechs-Achs-Knickarmroboter gezielt im geöffneten Werkzeug über die Fügeflächen geführt. Die Oberflächenbehandlung findet ohne weitere Handhabungsschritte – also inline – statt.

Dieser integrierte Prozessschritt ermöglicht ein wirtschaftliches, prozesssicheres Fügen der drei einzelnen Komponenten und spart so vorgelagerte Bearbeitungs- und Handhabungsschritte der Halbzeuge ein. In der Verkürzung der Prozesskette – im Vergleich zur konventionellen klebtechnischen Applikation – und in der Möglichkeit zur Steigerung des Automatisierungsgrads steckt das Potenzial für einen stabilen Herstellprozess (Bild 3).

Vorwärmen des Metallblechs erhöht die Haftfestigkeit

Die einzelnen Schichten des Verbunds erfüllen verschiedene Aufgaben: Während die metallische Decklage optischen Ansprüchen genügen und einen Cool-Touch-Effekt erzeugen soll, wird mit der thermoplastischen Grundschicht ein leichter, formstabiler und einfach herzustellender oder zu montierender Träger erzeugt. Die Zwischenschicht stellt das stoffschlusserzeugende Medium für die originär inkompatiblen Werkstoffe dar.

Damit der Verbund aus einer optimal haftenden Werkstoffkombination besteht, wurden die Teilsysteme Metall–TPE sowie TPE–Grundträger separat geprüft. So fand am LKT eine angepasste Prüfung durch Stirnabzug statt (Bild 4). Als Schwachstelle des Verbunds stellte sich die Anbindung des TPE am Metall heraus. Dagegen wurde zwischen TPE und Grundträger eine ausreichend gute Verbundhaftung erreicht. Durch Vorwärmen der Metalleinleger ist eine Verbesserung der Haftfestigkeit möglich.

Beste haftung mit weicherem TPE und unbehandeltem Aluminiumblech

Bei Anwendung als Zwischenschicht im MK2-Demonstrator zeigte sich, dass zwischen einem weicheren TPE (Elastollan C65A HPM der Elastogran GmbH, Härte Shore A 65) und einem unbehandelten Aluminiumblech (EN AW-1050A) die beste Haftung erreicht werden kann. Zur Herstellung des Grundträgers wurde PC/ABS mit 20 Gew.-% Glasfaseranteil (Bayblend T88-4N der Bayer AG) verarbeitet.

(ID:335857)