Direkteinspritzung von Metall in Kunststoffbauteile

Ausgangspunkt der Technologie zur Direkteinspritzung bilden zwei Demonstratorbauteile. Im ersten wird eine Folie wird hinterspritzt und die Kontaktierung durch eingespritzte Leiterbahnen aus Metall ermöglicht. Bei der zweiten Demonstratorvariante lag der technische Fokus auf der Herstellung verschiedener Kontaktvarianten. In dem Kunststoffbauteil wurden eine Reihe kleinerer Federstifte eingebracht, die eine Erprobung der physischen Verbindung ermöglicht. Alternativ hat das Unternehmen über unterschiedlich ausgeprägte Formen der Metallschmelze dreidimensionale Leiterbahnen produziert, über Leiterbahnen definierte Kontaktpunkte verknüpft und die Machbarkeit nachgewiesen.

Die Komplexität des Verfahrens wird durch die physikalischen Eigenschaften der Metallschmelze bestimmt. So verfügt die Metallschmelze nur über eine sehr geringe Viskosität im Vergleich zur Kunststoffschmelze. Durch diese Technologie ist es nun grundsätzlich möglich, das Einbringen der Metallschmelze in das eigentliche Spritzgießverfahren zu implementieren.

Umsetzung am Beispiel Antenne

Ziel des Folgeprojekts „Metalldirekt Antenne“ ist es, durch Metalldirekteinspritzung eine Kommunikationsschnittstelle direkt in ein speziell dafür konzipiertes Demonstratorbauteil einzubringen. Das sollte am Beispiel einer Antenne abgebildet werden. Dabei galt es bereits in der Konstruktionsphase, die sehr hohe Wärmeleitfähigkeit des Mediums auf die Systemumgebung zu berücksichtigen. Auch Restfeuchtigkeit des Kunststoffs oder physische Hindernisse in der späteren Einsatzumgebung galt es bei der Auslegung der – für die Frequenz von 868 MHz ausgelegten – Antenne zu berücksichtigen.

Für jedes Antennenmodell wird zuvor eine spezifische Konstruktion mit entsprechender Simulation und ein Modell entwickelt. Abschließend erfolgt jeweils die Vermessung. Aktuell stimmen KIMW-F und seine Partner das Antennen-Modell auf das Fertigungsverfahren und die notwendige Werkzeugtechnik ab. Tom Figge, bisheriger Projektverantwortlicher bei der KIMW-F, zieht eine positive Bilanz der beiden Projekte. „Nächstes Ziel ist es“, so Figge, „hybride Bauteile in der Serienfertigung herstellen zu können.“

Die Fachhochschule Südwestfalen, Hurst + Schröder, Funkstuhltechnik und dem Präzisionsformenbau Gärtner unterstützen das KIMW-F. Die Projekte fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des ZIM-Programms (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand). (jhn)