Hybride Spritzgießzelle

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 466727809

Die beantragte Anlagentechnik einer 2-Komponenten Hybrid-Spritzgießzelle umfasst mit den beliebig kombinierbaren Modulen „thermoplastische Plastifiziereinheit“, „duromere Plastifiziereinheit“, „Schaum-Plastifiziereinheit“ und der Möglichkeit der Einbindung von direkt urgeformten metallischen Strukturelementen, d.h. durch die Möglichkeit des Spritzgießens metallischer Gläser, einzigartige Freiheiten bei der hybriden Prozesskombination. Diese Hybrid-Spritzgießzelle ermöglicht damit die Kombination verschiedenster metallischer, faserverstärkter und textiler, flächiger Halbzeuge und ur-oder umgeformten Metall- oder Kunststoffkomponenten zu hybriden Leichtbaustrukturen unterschiedlichster Anwendungsgebiete (z.B. Hochtemperaturthermoplast-Metallhybride für die Luftfahrt, abgeschirmte Batteriegehäuse für die Elektromobilität etc.), womit die tiefgreifende Aufklärung der Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen dieser Strukturen ermöglicht wird. Ein Fokus liegt dabei in der Hybridisierung der genannten Prozessrouten zur Herstellung hybrider Werkstoffe mit vergleichsweise großen, repräsentativen Flächen. Als polymere Werkstoffgruppe werden Kunststoffe aus der gesamten Kunststoffpyramide (von Standardthermoplasten wie PE und PP, zu Konstruktionsthermoplasten wie PA bis hin zu Hochtemperaturthermoplasten wie PPS) eingesetzt, was eine Verarbeitungs-/Massetemperatur von bis zu 400 °C bedeutet. Die projizierte Fläche der Proben/Bauteilplatten soll dabei bis zu 50.000 mm² abbilden, was bei einem maximalen Werkzeuginnendruck von 850 bar eine Schließkraft von min. 4000 kN erfordert. Als weitere hybride Komponente sollen u.a. Metallblecheinleger sowie sog. Organobleche verwendet werden. Um diese in einfachen Schritten händisch einlegen und die Bauteile sicher entnehmen zu können, wird die Schließeinheit vertikal ausgeführt. Um die Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit des komplexen Herstellprozess der hybriden Bauteile weiter zu erhöhen, ist ein automatisiertes Handlingsystem sowie eine Beschickung über ein Schienensystem vorgesehen. Als weitere Anforderung ist die Einbindung eines Systems zur Verarbeitung von metallischen Gläsern vorgesehen, die als Hybridkomponente zum einen durch ihre hohen mechanischen Eigenschaften sowie die – im Hinblick auf Forschungsfelder der Zukunft – neuartige Materialkombinationen ermöglichen. Um die Anhaftung zwischen den verschiedenen Matrixsystemen (Duromer und Thermoplast) mit den Stahl-/Organoblechen zu erhöhen, ist eine Vorheizstation in der Steuerung vorgesehen, um den reibungslosen und abgestimmten Gesamtprozessablauf zu gewährleisten. Zur Abbildung und Analyse der Spritzgießprozessparameter und der angeschlossenen Peripherie (z.B. Handlingsystem oder Vorheizstation) muss die Anlage in der Lage sein, Messdaten zu erfassen, an andere Systemkomponenten weiterzugeben und Einstellparameter weiterverarbeiten zu können. Die so geschaffene Datenbasis soll dabei auch für die Prozess- und Struktursimulation zur Verfügung stehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hybride Spritzgießzelle
• Gerätegruppe: 2210 Kunststoffpressen und -spritzgußgeräte
• Antragstellende Institution: Universität Augsburg
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Kay A. Weidenmann