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Projekt
FOR 702: Maschinen-, Werkzeug- und Prozessentwicklung für neue Verfahren zur Herstellung von Mikrobauteilen über flüssige Phasen
Fachliche Zuordnung
Maschinenbau und Produktionstechnik
Förderung
Förderung von 2006 bis 2013
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 18776890
Die Forschergruppe widmet sich neuen Fertigungsverfahren zur Herstellung von Mikroprodukten aus Kunststoffen, Metallen und Keramiken über eine flüssige Phase der Werkstoffe. Es werden nach mikrospezifischen Gesichtspunkten besonders aussichtsreiche und für die Mikrotechnik neue Prozesskonzepte erforscht. Bei der Formgebung sollen die durch die Mikrodimensionen bedingten Herausforderungen nicht nur gemeistert, sondern auch vorteilhaft mikrospezifische Phänomene für die Formgebung genutzt werden.
In der Forschergruppe werden insbesondere folgende Technologien betrachtet: Bei dem Kapillardruckgießen von Metallmikrobauteilen wird gezielt die Kapillaraszension genutzt, um Mikrogussformen mit Metallschmelzen zu füllen. Unter Einbezug der spezifischen Eigenschaften von Mikrogussbauteilen sollen Gießmaschinenkonzepte generiert und in Form von Prototypen umgesetzt werden.
Die Ultraschallplastifizierung für polymere Formmassen ist in der Lage, die für Mikroteile benötigten kleinsten Schmelzemengen innerhalb kürzester Zeit bereitzustellen. Ziel der Arbeiten hierzu ist es, das Verfahren für verschiedene Materialien zu qualifizieren und ferner zu erforschen, inwieweit Parallelen hinsichtlich Prozesstechnologie und theoretischem Hintergrund zum Ultraschallschweißen gezogen werden können. Eine bessere Formfüllung von Kunststoffmikrobauteilen kann eine Schmelzevorkompression vor der Kavität gewährleisten. Als wesentlicher Vorteil wird eine hohe Reproduzierbarkeit erwartet.
Ziel dieses Teilprojekts ist es, das Potenzial der Schmelzevorkompression zu untersuchen und zudem ein Prozessmodell zu entwickeln, welches die Bewertung des Verfahrens im Vergleich zur konventionellen Spritzgießverarbeitung ermöglicht. Für die Herstellung von Mikrobauteilen über die Abscheidung eines Werkstoffs aus wässrigen Elektrolyten können Formen aus mikrostrukturierten, partiell leitfähigem Kunststoff genutzt werden. Ziel der Untersuchungen zu dieser Prozesskette ist es, die Prozesskombinationen hinsichtlich ihrer technischen und wirtschaftlichen Eckdaten zu charakterisieren und mit alternativen Verfahren zu vergleichen.
In einem weiteren Teilprojekt werden Verarbeitungsbelastung und werkstoffliche Gebrauchstauglichkeit von spritzgegossenen Mikroelementen aus Kunststoff erforscht. Die Untersuchungen sollen zeigen, inwieweit sich aufgrund des hohen Oberflächen/Volumen-Verhältnisses und des beeinflussten chemischen Aufbaus eine verminderte Ausnutzung des Werkstoffpotenzials ergibt.
In der Forschergruppe werden insbesondere folgende Technologien betrachtet: Bei dem Kapillardruckgießen von Metallmikrobauteilen wird gezielt die Kapillaraszension genutzt, um Mikrogussformen mit Metallschmelzen zu füllen. Unter Einbezug der spezifischen Eigenschaften von Mikrogussbauteilen sollen Gießmaschinenkonzepte generiert und in Form von Prototypen umgesetzt werden.
Die Ultraschallplastifizierung für polymere Formmassen ist in der Lage, die für Mikroteile benötigten kleinsten Schmelzemengen innerhalb kürzester Zeit bereitzustellen. Ziel der Arbeiten hierzu ist es, das Verfahren für verschiedene Materialien zu qualifizieren und ferner zu erforschen, inwieweit Parallelen hinsichtlich Prozesstechnologie und theoretischem Hintergrund zum Ultraschallschweißen gezogen werden können. Eine bessere Formfüllung von Kunststoffmikrobauteilen kann eine Schmelzevorkompression vor der Kavität gewährleisten. Als wesentlicher Vorteil wird eine hohe Reproduzierbarkeit erwartet.
Ziel dieses Teilprojekts ist es, das Potenzial der Schmelzevorkompression zu untersuchen und zudem ein Prozessmodell zu entwickeln, welches die Bewertung des Verfahrens im Vergleich zur konventionellen Spritzgießverarbeitung ermöglicht. Für die Herstellung von Mikrobauteilen über die Abscheidung eines Werkstoffs aus wässrigen Elektrolyten können Formen aus mikrostrukturierten, partiell leitfähigem Kunststoff genutzt werden. Ziel der Untersuchungen zu dieser Prozesskette ist es, die Prozesskombinationen hinsichtlich ihrer technischen und wirtschaftlichen Eckdaten zu charakterisieren und mit alternativen Verfahren zu vergleichen.
In einem weiteren Teilprojekt werden Verarbeitungsbelastung und werkstoffliche Gebrauchstauglichkeit von spritzgegossenen Mikroelementen aus Kunststoff erforscht. Die Untersuchungen sollen zeigen, inwieweit sich aufgrund des hohen Oberflächen/Volumen-Verhältnisses und des beeinflussten chemischen Aufbaus eine verminderte Ausnutzung des Werkstoffpotenzials ergibt.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Projekte
- 2K-Mikrospritzgießen partiell leitfähiger Kunststoffformen zur gerichteten Abscheidung aus wässrigen Elektrolyten (Antragsteller Piotter, Volker )
- Analyse der Ultraschallplastifizierung für das Mikrospritzgießen (Antragsteller Hopmann, Christian )
- Entwicklung einer Fertigungstechnik (maschinentechnische Grundlagen) für Metall-Kapillardruckgießprozesse (Antragsteller Bach, Friedrich-Wilhelm )
- Spritzgießen von Mikrobauteilen durch Schmelzevorkompression (Antragsteller Ehrenstein, Gottfried W. )
- Verarbeitungsbelastung und werkstoffliche Gebrauchstauglichkeit von spritzgegossenen Mikroelementen (Antragsteller Ehrenstein, Gottfried W. )
Sprecher
Professor Dr.-Ing. Dietmar Drummer, seit 8/2011
