Entwicklung eines Spritzgießsonderverfahrens zur Herstellung von Hybridbauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten und Metallblechen

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S32-KTP


Kernthesen

 

  • Das Spritznieten kann als Sonderverfahren genutzt werden, um Metallbauteile mit Organoblechen direkt im Spritzgießprozess miteinander zu Hybridverbindungen zu fügen
  • Das Verfahren kombiniert mehrere Technologien und vermeidet dadurch einen nachgeschalteten Fügeprozess
  • Die Gestaltung der Spritzgießparameter, des Formwerkzeugs und der Geometriegrößen hat einen erkenntlichen Einfluss auf die resultierenden Verbindungsfestigkeit

Zusammenfassung

Das Overmolding ist ein weit verbreitetes und oft genutztes Sonderspritzgießverfahren. Dadurch können Metallbauteile dem Spritzgießprozess direkt zugeführt werden, um Sie durch Urformen mit einer Kunststoffkomponente formschlüssig zu verbinden.

Dabei werden Kunststofftypen mit und ohne Verstärkungsfasern eingesetzt. Eine Verfahrensvariante bildet das Overmolding von vorgewärmten Organoblechen zum Herstellen von endlosfaserverstärkten Bauteilen. Dabei verbindet sich die Kunststoffschmelze direkt mit dem thermoplastischen Composite.

Unter Zunahme der Spritzniettechnik konnte ein Verfahren entwickelt werden, welches durch Nietbildung beim Durchspritzten von Organoblechen und vorgelochten Metallkomponenten eine Verbindungstechnik darstellt. Dabei werden die Verbindungstellen derart gestaltet, dass durch den Schmelzestrom das Organoblech in die Metallkomponente eingezogen, jedoch die Faserstruktur nicht beschädigt wird.

Dies bildet einen wesentlichen Vorteil gegenüber konventioneller Fügetechnik wie Schrauben oder Nieten, da diese bei gewebeverstärkten Thermoplasten Spannungskonzentrationen an der Verbindungsstelle verursachen. Unerwünschte Faser- und Zwischenfaserbrüche werden vermieden. Die Kosten für die Verbindungstechnik fallen relativ gering aus, da auf Fügeelemente verzichtet wird.

Weil das Verfahren direkt in den Spritzgussprozess integriert ist, liegt ein hoher Grad an Funktionalisierung vor. Es ist kein zusätzlicher Fügeschritt notwendig und eine verfahrensspezifische Fügeanlage entfällt. Die Auslegung des Verfahrens und die Charakterisierung der Verbindung wird im Rahmen eines Forschungsprojektes an der Kunststofftechnik Paderborn durchgeführt.


Projekt

DVS 11.059, IGF 19.796 N

Referent: Dimitri Krassmann, M.Sc., Kunststofftechnik Paderborn, Universität Paderborn


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