Hochpräzise Mikrobauteile durch dynamisch temperiertes Spritzprägen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dietmar Drummer
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391037722

Ziel des Projekts ist die Erforschung der Zeit-Temperatur-Druck-Bedingungen bei amorphen Thermoplasten zur Realisierung von Mikrobauteilen mit optimaler Oberflächenabformung und minimierten Orientierungen und Eigenspannungen bei gleichzeitig höchstmöglicher Maßhaltigkeit über die gesamte Bauteilgeometrie. Die neuartige Verfahrenskombination des dynamisch temperierten Spritzprägens vereint die Vorteile des dynamisch temperierten Spritzgießens, mit welchem hohe Oberflächenaspektverhältnisse bei der Oberflächenabformung aufgrund der sich über der Glasübergangstemperatur befindlichen Werkzeugtemperatur realisierbar sind, sowie dem Spritzprägen, welches durch eine homogene Druckverteilung innerhalb der Kavität eine gleichmäßige Materialerstarrung über die gesamte Bauteillänge und somit hohe Maßhaltigkeit bei geringer Eigenspannungseinbringung ermöglicht. Anwendungsseitig stehen somit eine Opti-mierung der Abformung, der Maßhaltigkeit sowie eine Minimierung vorliegender Eigenspannungen und Orientierungen unter Berücksichtigung einer wirtschaftlichen Zykluszeit im Zielfokus.Basis des Forschungsvorhabens bilden die Kenntnisse zu den verschiedenen prozessspezifischen Eigenschaften des dynamisch temperierten Spritzgießens sowie des konventionellen Spritzprägens. Beim konventionellen dynamisch temperierten Spritzgießen wird Volumen-schwindung durch eine während der Nachdruckphase stattfindende Schmelzeeinbringung kompensiert, was aufgrund von inhomogenen Druckverteilungen über die Fließweglänge zu eingeschränkten Maßhaltigkeiten führt. Das konventionelle Spritzprägen mit Prägen in der Nachdruckphase findet herkömmlich bei Temperaturen bis unterhalb der Glasübergangstemperatur des Werkstoffs statt. Hierdurch entstehen, bedingt durch die bauteilrandnahe schnelle Erstarrung, Begrenzungen bei der Abformung feiner Oberflächenstrukturen. Durch die Kombination beider Fertigungsverfahren sollen die Vorteile der Verfahren nicht lediglich für das dynamisch temperierte Spritzprägen synergetisch genutzt werden, sondern durch die Verwendung prozessrelevanter Werkstoffparameter und einer temperatur- und druckabhängigen Prozesssimulation eine maximale Ausnutzung der Bauteileigenschaften ermöglicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Kooperationspartner: Dr. Bingyan Jiang