Thermoformen von wärmeleitfähigen Kunststoffen mit multimodalen Füllstoffen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Bonten
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394247406

Beim Thermoformen werden flächige Halbzeuge zu dreidimensionalen Bauteilen umgeformt. Typischerweise wird das Thermoformen für die Herstellung von Verpackungsartikeln oder großflächigen, technischen Bauteilen eingesetzt. Bei der Produktion von technischen Bauteilen steht es dabei oft in Konkurrenz zum Spritzgießen. Die Vorteile des Thermoformens liegen in der Herstellbarkeit besonders großflächiger Bauteile, der realisierbaren Mindestwanddicke und Oberflächengüte sowie den geringen Investitionskosten für Maschine und Werkzeug. Die geringen Investitionskosten beim Thermoformen werden an dieser Stelle jedoch durch eine erhöhte Abhängigkeit der Bauteileigenschaften von den Verarbeitungseigenschaften der flächigen Halbzeuge erkauft. Durch die Entwicklung neuer Werkstoffe für das Thermoformen können auch bisher unerschlossene Anwendungsmöglichkeiten geschaffen werden. Mit steigender Funktionalisierung der Thermoformwerkstoffe, beispielsweise durch die Zugabe von Zusatzstoffen, steigt jedoch auch die Komplexität im Um-formverhalten. Aktuell ist der Einfluss hoher Füllgrade und unterschiedlicher Füllstoffkombinationen auf die Thermoformbarkeit sowie der Einfluss der Thermoformung auf die resultierende Füllstofforientierung und somit Wärmeleitfähigkeit der Bauteile noch nicht tiefgründig erforscht. Innerhalb dieses Forschungsvorhabens sollen durch den Einsatz multimodal gefüllter Thermoformhalbzeuge die Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit weiter gesteigert werden. So können durch eine geschickte Wahl der Füllstoffzusammensetzung maßgeschneiderte Thermo-formhalbzeuge entwickelt werden. Die unterschiedlichen Füllstoffgeometrien werden kombiniert und beeinflussen dabei die Werkstoffeigenschaften durch ihre Interaktion positiv. Z.B. durch verschiedene Partikelgrößen wird die Ausbildung von Wärmeleitpfaden begünstigt, so können sich kleinere Partikel zwischen größeren absetzen und dabei zusätzlichen Kontakt herstellen. Bei Multifüllstoffsystemen können jedoch noch andere Wirkzusammenhänge auftreten, die näher beschrieben werden müssen. Dabei ist vor allem die Füllstoffinteraktion und deren Auswirkung auf die Umformung im Thermoformprozess zum jetzigen Stand nicht erforscht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen