Im Mikrospritzguss können Wandstärken von 0,5 mm realisiert werden. (Bild: Cicor)
Die Nachfrage nach miniaturisierten und präzisen Kunststoffteilen, die mit einer hohen Reproduzierbarkeit gefertigt werden können, wächst stark. Der Trend zur Miniaturisierung wird von den Märkten für Sensoren und medizinischen Wearables angetrieben. Typischerweise haben die Formteile Durchmesser von weniger als 2 mm und ein Gewicht von unter 0,01 g. Die Herstellung von Mikroteilen auf sehr hohem Qualitätsniveau nach strengsten Standards erfordert eine langjährige Erfahrung in der Fertigung von technisch komplexen Spritzformen.
Der Entwicklungsprozess wird unter Verwendung von 3D-CAD-Software ausgeführt, die die Basis der Programmierung der CNC-Bearbeitungsmaschinen bildet. In der Entwurfsphase wird Simulationssoftware eingesetzt, um den Fliessfrontverlauf während des Einspritzens vorherzusagen. Dies ermöglicht die Werkzeugherstellung zeitlich zu optimieren und reduziert den Bedarf an Nacharbeit. Trotz allem ist die Montage und Abstimmung der Werkzeuge nach wie vor hohe Handwerkskunst.
Diese Maschinenausrüstung ist für Mikrowerkzeuge notwendig
Zum Herstellen dieser hochpräzisen Werkzeuge werden HSC-Fräsmaschinen mit einer Spindeldrehzahl von bis zu 42.000 U/min empfohlen und Senkerosionsmaschinen mit entsprechender Genauigkeit eingesetzt. Drahterosionsmaschinen mit einem minimalen Drahtdurchmesser von 70 µm sind in der Lage, Eckenradien von nur 50 µm zu erreichen. Erfordert nur ein bestimmter Bereich des Kunststoffteils ein Höchstmass an Präzision und kleine Strukturgrössen, kann Micro Molding auch mit einem Standardprozess kombiniert werden.
Was bei Micro Molding zu beachten ist
Der Einsatz von Mikrospritzgusswerkzeugen ist herausfordernd, da beispielsweise die Materialkompatibilität die Teileherstellung mit engen Toleranzen erschweren kann: dies gilt insbesondere für thermoplastische Materialien, die bei hohen Temperaturen anfällig für Verformungen und andere Deformationen sind. Die Teile werden oft aus POM, LCP, PA, PC, PEEK und PMMA hergestellt. Die Toleranzen für die Teile liegen in einem Bereich von 0,01 bis 0,03 mm, auch im Bereich der Formtrennung. Die genauen Werte werden während der Design for Manufacturing-Phase (DFM) ermittelt und sind abhängig von der Teilegröße.
Ebenfalls ist zu beachten, dass bei kleinen Spritzvolumen das Material beim Verwenden von Standard-Spritzeinheiten geschädigt werden kann, da aufgrund des geringen Materialdurchsatzes die Verweilzeit erheblich ansteigt. Die thermische Belastung kann zum Beeinträchtigen der mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes führen. Es ist daher empfohlen, das Kunststoffmaterial mit vorplastifizierenden Spritzeinheiten zu verarbeiten. Hierbei wird das Material mit kleinem Schneckendurchmesser plastifiziert und mit Kolbeneinspritzung ins Werkzeug gefördert.
Deshalb ist der richtige Werkzeugstahl wichtig
Eine weitere Herausforderung ist der Werkzeugverschleiss, der die Herstellung von Teilen mit engen Toleranzen im Laufe der Zeit erschweren kann. Dies gilt insbesondere für Werkzeuge, die häufig verwendet werden, wie zum Beispiel in Applikationen mit hohen Stückzahlen. Um dieses Problem zu entschärfen, werden hochwertige Werkzeugstähle und Beschichtungen verwendet, um die Haltbarkeit und Langlebigkeit der Werkzeuge zu verbessern.
Besonders im Medizintechnik- und Industriebereich, in denen Kunststoffteile und -komponenten immer kleiner und leichter werden, bildet der Mikrospritzguss die Antwort auf die Marktanforderungen.
Medteclive with T4M: Cicor Halle 1/Stand 205
Quelle: Cicor
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