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Vortrag

Verbundhaftung über Mikroverklammerung – Quantifizierung des Temperatureinflusses beim integrierten Aluminium Druck- und Kunststoffspritzgussprozess

Donnerstag (19.04.2018)
10:20 - 10:40 Uhr

10:20 - 10:40 Uhr

In vielen Branchen werden hochinnovative Leichtbaukonzepte gefordert, deren Spezifikationen durch einen Werkstoff alleine nicht mehr erfüllt werden können. Neben dem Leichtbau mittels faserverstärkten Kunststoffen und Aluminium-Stahl-Hybriden, birgt insbesondere die Kunststoff-Aluminium-Hybridbauweise ein hohes Potential zur Gewichtsreduktion.


Die Herstellung faserverstärkter Kunststoffbauteile ist noch immer mit einem hohen manuellen Aufwand verbunden, wohingegen Aluminium-Kunststoff- Hybride durch die beiden gut automatisierbaren Verfahren Druck- und Spritzguss hergestellt werden können. Dieser Umstand macht die Fertigung auch in Hochlohnländern rentabel. Die guten mechanischen Eigenschaften von Aluminium kombiniert mit der hohen Gestaltungsfreiheit und der geringen Dichte von Kunststoffen stellen eine prädestinierte Kombination für komplexe Leichtbauanwendungen dar.
Bereits jetzt gibt es viele Anwendungen für Kunststoff-Metall-Hybride die sich in Post-Mold-Assembly (PMA) und In-Mold-Assembly (IMA) unterteilen lassen. Beim PMA werden beide Fügepartner getrennt gefertigt und in einem zusätzlichen Prozessschritt gefügt, wohingegen beim IMA das Urformen und Fügen der zweiten Komponente in einem Prozessschritt zusammengefasst sind. In beiden Fällen wird der Verbund in der Regel über eine makroskopisch-formschlüssige Verbindung erzielt, weswegen eine entsprechende Vorbereitung der metallischen Halbzeuge erforderlich ist. Dies ist mit der Konsequenz von langen Prozessketten und der Notwendigkeit umfangreicher Anlagentechnik verbunden.


Dem Gießerei-Institut steht ein Versuchswerkzeug zur Verfügung, dass die Kombination von Al-Druck-und Kunststoff-Spritzguss in einem Werkzeug ermöglicht. Hierzu wird in einem ersten Schritt die Kunststoffkomponente druckgegossen und anschließend, nach Freigabe einer weiteren Kavität mittels Schieber, die Kunststoffkomponente angespritzt. Über dieses Verfahren können somit Metall-Kunststoff-Hybridbauteile auf einer Fertigungsanlage und in einem Versuchswerkzeug vollständig urformend gefertigt werden. Hierdurch verkürzt sich die Prozesskette gegenüber konkurrierenden Verfahren, wie beispielsweise der Insert-Technik deutlich.


Im Rahmen des Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ liegt der Forschungsschwerpunkt beim Mehrkomponentendruckgießen derzeit auf der Quantifikation von Temperatureinflüssen auf die Verbundhaftung. Um dem gerecht zu werden ist das Versuchswerkzeug „Hybrid-III“ mit umfangreicher Temperiertechnik (Variotherme Temperierkreise, Hochleistungs-Heizkeramiken, etc.) sowie Sensorik ausgestattet, die es ermöglichen die unterschiedlichen Temperatureinflüsse auf die Verbundhaftung des Hybridbauteils zu quantifizieren. Ziel ist die Ermittlung der Einflussfaktoren auf die Verbundhaftung, sodass Aussagen getroffen werden können unter welchen Bedingungen hoch belastbare Hybridbauteile entstehen.

Sprecher/Referent:
Patrick Messer
RWTH Aachen University
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Uwe Vroomen
    RWTH Aachen University
  • Prof. Dr. Andreas Bührig-Polaczek
    RWTH Aachen University