Nutzung eines neuartigen Expansionswerkzeuges im Bereich des Spritzgießens zur Generierung anisotroper Wärmeleiteigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Bonten
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 494728315

Die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen kann durch die Zugabe von Funktionszusatzstoffen dem jeweiligen Einsatzgebiet angepasst werden. So werden beispielsweise bei LED, Photovoltaik-Anlagen und Mikroprozessoren Werkstoffe benötigt, welche hohe Wärmeleiteigenschaften bei einer gleichzeitig hohen elektrischen Isolation aufweisen. Um diese Anforderungen erfüllen zu können, sind gewöhnlich hohe Füllstoffanteile erforderlich. Dadurch werden jedoch die Verarbeitung und die Herstellung der Bauteile stark einschränkt bzw. erschwert. Eine Möglichkeit diese hohen Füllstoff-anteile zu vermeiden und so eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten ist, die Füllstoffe während der Verarbeitung gezielt auszurichten. Eine weitere Möglichkeit, gute Wärmeleiteigenschaften bei möglichst geringer Füllstoffkonzentration zu erzielen, ist der Einsatz flüssigkristalliner Polymere als Matrix-Werkstoff anstelle von konventionellen Polymeren. Diese sind aufgrund ihrer chemischen Struktur besonders gut geeignet, um durch gezielte thermoplastische Formgebung entsprechend gute Wärmeleiteigenschaften einzustellen. Mit Hilfe eines neuartigen. Expansionswerkzeuges im Bereich des Spritzgießens plant der Antragsteller diese beiden Ansatzpunkte zu vereinen und so Platten mit hoch anisotropen Wärmeleiteigenschaften und optimiertem Füllstoffanteil herzustellen. Innerhalb dieses Forschungsvorhabens sollen durch den Einsatz des neuartigen Expansionswerk-zeuges sowohl die Funktionszusatzstoffe als auch die flüssigkristallinen Polymere der Matrix gezielt während der thermoplastischen Verarbeitung ausgerichtet werden. Dabei soll der am IKT erforschte Expansionsspritzgießprozess Anwendung finden, bei welchem im Vergleich zum konventionellen Spritzgießen ein zusätzlicher Expansionshub senkrecht zur Fließrichtung möglich ist. Durch das Ausrichten der Funktionszusatzstoffe soll in Abhängigkeit von Expansionshub, Expansionsge-schwindigkeit, Werkzeugtemperatur und Einspritzgeschwindigkeit die Wärmeleitfähigkeit gezielt eingestellt werden. Durch eine Variation der Prozessparameter soll untersucht werden, wie die je-weils ablaufenden Scher- und Dehndeformationsprozesse das Orientierungsverhalten beider Kom-ponenten beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen