Werkzeuge effizienter entlüften

Beim Einbringen der Formentlüftungen während der Erstbemusterung kommt es häufig vor, dass über die Entlüftungsflächen nicht nur die Luft, sondern auch der eingespritzte Kunststoff austritt und das Werkzeug deshalb mehrfach überarbeitet werden muss. Funktionale Mikrostrukturen zum Entlüften einzusetzen, deren Wirkung bereits während der Konstruktion eines Werkzeugs simuliert und virtuell erprobt werden könnte, sind eine Alternative.

Standardisierte Gestaltungsregeln für solche Strukturen, die eine Entlüftung passend zur jeweiligen Anwendung beschreiben, oder gar eine umfassende Simulations- oder Konstruktionssoftware existieren jedoch bisher nicht. Das Fraunhofer IPT entwickelt deshalb gemeinsam mit drei Partnern aus der kunststoffverarbeitenden Industrie eine Methode zur gezielten Formentlüftung durch funktionale Mikrostrukturen: Diese komplexen, filigranen Strukturen sollen eine ausreichende Entlüftung ermöglichen, ohne dass der flüssige Kunststoff mit der Luft aus der Form entweicht.

Im Forschungsprojekt Ventopt untersuchen die Forscher des IPT aus Aachen die Funktionsweise solcher Entlüftungsstrukturen und nutzen die gewonnenen Erkenntnisse zur Gestaltung und Dimensionierung der Strukturen. Indem sie typische Prozessparameter wie Fülldruck, Werkzeugtemperatur und die Eigenschaften des eingesetzten Kunststoffmaterials bei der Auslegung berücksichtigen, lassen sich die Entlüftungsstrukturen besser an die jeweilige Anwendung anpassen.

Für den praktischen Einsatz entwickeln die Projektbeteiligten außerdem eine Simulations-Software. Diese simuliert den Füll- und Entlüftungsvorgang. So lässt sich die Entlüftungsstruktur während der Konstruktion der Formen im CAD-Modell berücksichtigen. Eine Wissensdatenbank ermöglicht es, dass die Simulations-Software auf die erforderlichen Informationen zugreifen und auf dieser Basis die jeweils passenden Mikrostrukturen sowie die optimale Position und Anzahl empfehlen kann. Als flexibles und präzises Fertigungsverfahren setzen die Projektpartner vor allem auf das Laserstrahlstrukturieren. Damit lassen sich die Strukturen gezielt und exakt in die Spritzgießformen einbringen.

(dl)

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