So soll in einem aktuellen IKT-Projekt die elektrische Leitfähigkeit eines Kunststoffbauteils erhöht werden: Ein Expansionshub während der Füllphase soll die Füllstoffe im Formteil senkrecht zur Fließrichtung anordnen. (Bild: IKT)
Das neuartige Hub-Werkzeug soll dazu beitragen, die Füllstoffe im Produkt während des Spritzgießvorgangs optimal, das heißt senkrecht zur Fließrichtung der Schmelze, zu verteilen. Die meisten Polymere können „von Haus aus“ keinen elektrischen Strom leiten. Gleichwohl sind elektrisch leitfähige Kunststoff-Bauteile in vielen Bereichen der Technik sehr gefragt.
Die Anwendungen sind vielfältig: so werden entsprechende Polymerwerkstoffe im Automobilbau für leichte, spritzgegossene und elektromagnetisch abschirmende Gehäuseteile benötigt, die in der Sensorik eine wichtige Rolle spielen. Weitere elektrisch leitfähige Kunststoffe eignen sich auch für den Einsatz in implantierten Sensoren und Geräten in der Medizintechnik. Die nötige elektrische Leitfähigkeit kann durch Beschichtung, Bedampfung oder Hinterspritzen metallischer Folien sichergestellt werden. Dies sind jedoch sehr aufwändige Verfahren. Günstiger ist der Spritzguss von Compounds, die mittels spezieller Additive leitfähig gemacht wurden. Für eine möglichst hohe Leitfähigkeit ist allerdings wichtig, dass die leitfähigen Partikel im Produkt möglichst senkrecht zur Gehäusewand ausgerichtet werden: Je höher die Ordnung, desto besser die Leitfähigkeit. Genau dies sicherzustellen ist die Aufgabe des neuartigen Werkzeugs, das Gegenstand dieses Projekts ist: Es soll helfen, die (leitfähigen) Füllstoffe über das gesamte Bauteil hinweg „aus der Fließrichtung heraus“ auszurichten, um dadurch die elektrische (und zugleich die thermische) Leitfähigkeit der entstehenden Bauteile zu steigern. Dazu wird ein neuer und innovativer Ansatz gewählt.
Wie funktioniert das neue Werkzeug?
Im Kern besteht die Innovation in der Vergrößerung des Kavitätsvolumens des Spritzgießwerkzeugs durch eine Expansionsbewegung mittels eines Schiebers. Daraus resultiert während der Formgebung und der Nachdruckphase eine Dehnbeanspruchung rechtwinklig zu den wirkenden Scherkräften in Fließrichtung. Diese sollte die Partikel in der Schmelze ebenfalls rechtwinklig zur Schmelzefließrichtung ausrichten. Zur Optimierung der Leitfähigkeit wird das IKT an geeigneten Rezeptur-, Prozess- und Werkzeugparametern forschen. Zusätzlich sollen, insbesondere zur Werkzeugauslegung, numerische Simulationen des Spritzgieß- und Hubprozesse durchgeführt werden. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten werden den Spritzgusswerkzeughersteller Priomold befähigen, ein optimiertes Spritzgießwerkzeug für die Produktion eines möglichst leitfähigen Bauteils zu konstruieren und zu fertigen. Es ist abzusehen, dass sich das Verfahren auch zur Ausrichtung wärmeleitender oder magnetisch abschirmender Additiv-Partikel eignen wird.
Die Kooperation wurde durch das zentrale Innovationsprogramm für den Mittelstand („ZIM“) gefördert (FKZ: KK5015723KL3).
Quelle: IKT
